باتری‌هایی که خودشان را ترمیم کنند

به گزارش گروه علم و فناوری آنا به نقل از گیزمگ، دانشمندان در آزمایش‌های اولیه خود نشان دادند که وسایل الکترونیک قابل انعطاف را می‌توان در پارچه‌های مجهز به LED، حسگرهای پزشکی و کنترل کننده‌های سلامتی استفاده کرد. اما شارژ این وسایل و دستگاه‌های قابل انعطاف با توجه سخت بودن باتری‌های لیتیومی مشکلی است که محققان را به حل این مشکل واداشته است. استفاده از این باتری‌ها در وسایل انعطاف‌پذیر اغلب باعث شکسته شدن باتری و نشست مواد سمی و قابل اشتعال به کار رفته در آن می‌شود.

دانشمندان به تازگی موفق به ساخت نوعی باتری شده‌اند که این مشکل را برطرف کرده است و در زمان شکسته شدن قادر است خود را ترمیم کند.

مواد رسانای الکتریکی که قابل خم شدن و چرخش باشند، یکی از پایه‌های اصلی تولید فناوری‌های پوشیدنی پیشرفته هستند. در حال حاضر محققان تمرکز خود را روی تولید باتری‌های قابل انعطافی گذاشته‌اند که بتواند نیروهای زیاد وارده تحمل کنند. نمونه‌هایی از این قبیل باتری‌ها را به تازگی پاناسونیک، محققان دانشگاه رایس و دانشمندان دانشگاه ایلینویز رونمایی کرده‌اند.

اما گروهی از دانشمندان دانشگاه «فودان» چین، مؤسسه پیشرفته فناوری سامسونگ و مؤسسه R&D سامسونگ راه‌حلی برای این مشکل پیدا کرده‌اند. در سال‌های گذشته پلیمرهای خودترمیم‌کننده‌ای تولید شده‌اند که از پلاستیک‌های زیستی، مواد هواپیما و رنگ‌های مقاوم در برابر خراش در ترمیم خود استفاده می‌کرده‌اند. در حال حاضر، محققان از این فناوری برای تولید باتری‌های لیتیومی با مقاومت و دوام بیشتر استفاده کرده‌اند.

در طراحی این باتری از پلیمر خود ترمیمی استفاده شده است که به عنوان بسترهایی برای لایه‌های موازی نانولوله‌های کربنی به کار می‌رود و در قالب الکترودهای باتری عمل می‌کنند.

ترکیبات لیتیومی در شکل نانوذرات در بین این لایه‌ها به کار رفته‌اند و از آنجایی که فناوری جدیدی محسوب می‌شود، الکترولیت‌های حلال از یک ژل سلولزی و محلول آبی سولفات لیتیوم ساخته شده است.

محققان معتقدند زمانی که باتری می‌شکند، می‌توان با فشار دادن دو طرف باتری به یکدیگر آن را به سادگی ترمیم کرد. این کار باعث فعال شدن عملکرد خودترمیمی پلیمر و نانولوله‌های کربنی می‌شود تا در عرض چند ثانیه به هم بچسبند و عملکرد اولیه خود را بار دیگر به دست آورند. این فرآیند را می‌توان چند بار تکرار کرد.

یکی از ویژگی‌های مثبت دستگاه جدید نسبت به باتری‌های لیتیومی سنتی این است که ترکیبات لیتیومی در داخل محکم شده‌اند و امکان نشت مواد آن وجود ندارد. همچنین برخلاف الکترولیت‌هایی قبلی که با قرار گرفتن در معرض هوا تجزیه می‌شدند، محلول ژل سلولوزی آنها ثابت است و سمی و قابل اشتعال نیست.

مترجم: ندا اظهری