دانشمندان کره‌جنوبی باتری سبک‌تر و با برد بیشتر برای خودروهای برقی طراحی کردند

تیمی به سرپرستی پروفسور جین‌وو لی (Jinwoo Lee) و پروفسور هی‌تای جونگ (Hee-Tae Jung) از مؤسسه پیشرفته علوم و فناوری کره (KAIST)، با همکاری همکارانی از دانشگاه ملی کیونگ‌پوک و مرکز ملی نانوفب (National NanoFab Center)، از پیشرفتی امیدبخش در طراحی باتری خودروهای برقی خبر دادند. محور این نوآوری، ساختاری بدون آند است: با حذف آند گرافیتی مرسوم، باتری سبک‌تر و فشرده‌تر می‌شود و فضای بیشتری برای افزایش چگالی انرژی آزاد می‌شود. مشکل دیرینه طراحی‌های بدون آند این است که لیتیوم فلزی در حین شارژ به‌صورت ناهموار رسوب می‌کند و رشدهای سوزنی‌شکل مخربی به نام دندریت ایجاد می‌کند که عمر باتری را کاهش می‌دهند. تیم KAIST این مشکل را با الگودهی به فویل مسی جمع‌کننده جریان با ساختارهای لوله‌ای میکروسکوپی - هر یک به قطر تقریبی ۳۰۰ نانومتر و ارتفاع ۱۵۰ نانومتر - با استفاده از لیتوگرافی پاشش ثانویه (SSL)، فناوری دقیقی که از صنعت نیمه‌هادی‌ها وام گرفته شده، حل کرد. سطح الگودار شده، سطح رسوب‌گذاری حدود چهار برابر بیشتری نسبت به یک ورقه مسی صاف فراهم می‌کند و باعث می‌شود لیتیوم یکنواخت‌تر رسوب کند. پژوهشگران همچنین یک پوشش فوق‌نازک از MXene به ضخامت ۱۰ نانومتر به‌کار بردند که به‌عنوان لایه زیرین عمل می‌کند و تشکیل لایه محافظ پایدار و غنی از لیتیوم‌فلوراید را در حین کار باتری تسهیل می‌کند. این ویژگی‌ها در کنار هم رسوب یکنواخت لیتیوم را هدایت کرده و رشد دندریت‌ها را سرکوب می‌کنند و در نتیجه عمر مفید باتری را بدون افزایش قابل‌توجه اندازه یا وزن آن طولانی‌تر می‌کنند. نویسندگان اول مشترک این مطالعه، پژوهشگران KAIST یونجی کیم (Eunji Kim)، هیون‌جو جونگ (Hyunju Jung) و جینوک کیم (Jinuk Kim) هستند. یافته‌ها اول سپتامبر به‌صورت آنلاین در نشریه بین‌المللی Advanced Functional Materials منتشر شد.