بطاريات أقوى وأفضل، باستخدام ألياف السليكون النانوية

http://www.4electron.com/wordpress/w...s4-620x330.jpg

خلال الصيف الماضي، قام كل من Mihri و Cengiz Ozkan ببذل مجهودٍ بحثيّ يهدف لتصنيع السليكون وهيكلته على المستوى النانوي، وذلك بغرض استخدامه ضمن القطب الموجب Anode لبطاريات من نوع شوارد الليثيوم (Lithium-Ion Batteries). ما قاما به هو نثر جسيمات السليكون على بنى وهياكل ذات أبعاد نانوية، بدلاً من القيام بتشكيل بنى نانوية من السليكون. يعمل كل من Mihri و Cengiz Ozkan في جامعة كاليفورنيا-ريفرسايد، حيث يشغل كل منهما نصب “بروفيسور”.
الآن، يعود هذين الباحثين للواجهة مرةً أخرى، حيث قاموا مع زملائهم في جامعة كاليفورنيا-ريفرسايد بتكوين مادة من ليف نانوي، ذات شكل يشبه شكل الورقة. يمكن استخدام هذه المادة الجديدة وتطبيقها على القطب الموجب لبطاريات شوارد الليثيوم Li-Io، مما يساهم بتعزيز الطاقة المميزة للبطارية بمقدار عدة أضعاف. الطاقة المميزة Specific Energy للبطارية هي كمية الطاقة التي يمكن للبطارية أن تقوم بتزويدها بالنسبة لوحدة الوزن.وفي البحث المنشور في مجلة Nature، وضح الفريق البحثي كيفية قيامهم بإنتاج الألياف النانوية Nanofibers عبر استخدام تقنية “الغزل الإلكتروني Electrospinning”. عبر استخدام تقنية الغزل الإلكتروني، سيتم تطبيق جهد كهربائي يتراوح ما بين 20000 – 40000 فولط، وذلك ما بين اسطوانةٍ دوارة وفوهة، حيث تقوم الفوهة بإصدار سائل يتكون بشكلٍ أساسي من مادة Tetraethylorthosilicate، أو اختصاراً TEOS، وهي مادة كيميائية تستخدم بشكلٍ واسع في صناعة أنصاف النواقل. الخطوة التالية تكون تعريض مادة TEOS لبخار المغنزيوم، من أجل إنتاج البنية الاسفنجية الخاصة بالألياف النانوية.يعتبر هذا التطور الجديد الذي حققه الباحثون أمراً هاماً بمجال تحسين قدرة بطاريات شوارد الليثيوم، خصوصاً إذا تم استبدال ألياف السليكون النانوية الجديدة بمادة الغرافيت الموجودة في القطب الموجب للبطاريات، فقد تم سابقاً عبر عدة دراساتٍ بحثية، توضيح أهمية دعم القطب الموجب للبطاريات بالسليكون، وكيف أن عمر البطارية سيزداد بعاملٍ قدره (10).لم يكن فريق جامعة كاليفورنيا-ريفرسايد هو الأول الذي حاول دمج السليكون ضمن القطب الموجب لبطاريات شوارد الليثيوم، ولكن المحاولات السابقة غالباً ما كانت تؤول للفشل، بسبب تشقق البنية السليكونية بفعل التّوسع والتّقلص المستمر لمادة البطارية، مما أدى بالنتيجة لجعلها غير عملية وغير قابلة للتطبيق. قادت هذه المحاولات الفاشلة إلى الخطوة التالية، وتخفيض تشقق السليكون، وذلك عبر بنائه وهيكلته على المستوى النانوي، وأخيراً، فإن النجاح الجديد الذي تمكن فريق جامعة كاليفورنيا-ريفرسايد قد يكون هو الأول من نوعه الذي يساهم بدمج بنية ألياف السليكون النانوية ضمن القطب الموجب لبطاريات شوارد الليثيوم، والحصول على تعزيزٍ إضافي لطاقة البطارية، وعمرها وأدائها.المصدر: IEEE Spectrum