کاتدی به شکل الیاف با استفاده از گرافن ساخته شد

به گزارش گروه دانشگاه خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی یک کاتد باتری به شکل نخ درست کردند. محققان پس از آن توانستند از این رشته برای ایجاد نمونه اولیه باتری یون روی (zinc-ion) استفاده کنند که می‌تواند انرژی یک ساعت مچی را تأمین کند.

وی گائو، استادیار مهندسی نساجی و شیمی در دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی گفت: «در نهایت، ما می‌خواهیم یک باتری به شکل نخ درست کنیم، بنابراین می‌توانیم آن را در لباس قرار دهیم و ترجیحاً آن را پنهان کنیم. در این مطالعه، ما یک کاتد به شکل نخ ایجاد کردیم. یافته‌های ما برای چنین نخ کوتاهی بسیار امیدوارکننده بود و امیدواریم این کار را برای بهبود عملکرد، ایمنی و خصوصیات مکانیکی ادامه دهیم.»

برای ایجاد کاتد، محققان از خواص منحصر به فرد گرافن استفاده کردند. محققان در مطالعه خود، از میکروذرات دی‌اکسید منگنز به شکل‌ها و اندازه‌های مختلف استفاده کردند. سپس از یک فرآیند چرخش محلول برای تشکیل الیاف ساخته شده از اکسید گرافن استفاده شد به طوری‌که ذرات دی اکسید منگنز در داخل آن قرار داده شده است. آن‌ها خصوصیات الکتروشیمیایی و دیگر ویژگی‌های این الیاف را مورد مطالعه قرار دادند.

گائو گفت: «از آنجا که ما در تلاش هستیم یک باتری zinc-ion به شکل نخ ایجاد کنیم، در این مسیر، نه تنها به عملکرد باتری، بلکه به خصوصیات مکانیکی نیز اهمیت می‌دهیم. ما به الیافی نیاز داریم تا مستحکم بوده و همچنین انعطاف پذیر باشد.»

محققان دریافتند که شکل اکسید گرافن و ماده دی اکسید منگنز که از آن‌ها برای ساخت کاتد استفاده می‌کنند، بر عملکرد الکتروشیمیایی باتری تأثیر می‌گذارد. به طور خاص، آن‌ها اجزای دی اکسید منگنز کوتاه‌تر و میله‌ای را به صورت همگن با گرافن مخلوط کردند و این کار به محققان این امکان را می‌داد که الیافی را تهیه کنند که بتواند به عنوان یک نمونه اولیه باتری کار کند.

ناکرین سوبجالرند دانشگاه ایالتی کارولینای شمالی می‌گوید: «هنگامی که گرافن و منگنز به خوبی مخلوط شدند، می‌توانید از الیاف برای ایجاد یک باتری کاربردی استفاده کنید.»

گائو افزود: «دی اکسید منگنز به شکل میله بهترین عملکرد را به ما داد. این ذرات از پیکربندی یا هندسه الیاف تقلید می‌کنند.»

اگرچه عملکرد باتری چندان زیاد نبود، محققان توانستند از آن برای تامین انرژی مورد نیاز یک ساعت مچی استفاده کنند. این تیم می‌خواهد کار خود را برای بهبود عملکرد طراحی این باتری ادامه دهد.