Batareyaların ömrünü uzadan ucuz üsul tapıldı: Cəmi 25 faiz dəmir kifayət edir

Hindistan alimləri sink-ion batareyalarının daha səmərəli və uzunömürlü olması üçün ucuz üsul hazırlayıblar. Tədqiqat göstərib ki, batareyanın katod materialında vanadium atomlarının 25 faizinin dəmirlə əvəzlənməsi enerji tutumunu, sürətli enerji ötürmə qabiliyyətini və dövrlər üzrə dayanıqlığını artırır.

Qaynarinfo xəbər verir ki, Hindistan Texnologiya İnstitutunun İndor şəhərində yerləşən alimləri araşdırmanın nəticələrini "Frontiers in Batteries and Electrochemistry" jurnalında dərc ediblər.

Tədqiqatda sink-ion batareyalarının katod materialı kimi istifadə edilən vanadium dioksid (VO₂) araşdırılıb. Bu material nəzəri baxımdan yüksək enerji tutumuna malik olsa da, elektron keçiriciliyinin zəifliyi və sink ionlarının hərəkətinin ləngiməsi onun effektivliyini azaldır. Bundan başqa, batareyanın təkrar doldurulması və boşaldılması zamanı vanadiumun elektrolitdə həll olması materialın tədricən sıradan çıxmasına səbəb olur.

Alimlər bu problemləri aradan qaldırmaq üçün vanadium dioksidin tərkibinə müxtəlif nisbətlərdə dəmir əlavə ediblər. Ən yaxşı nəticə vanadium atomlarının 25 faizinin dəmirlə əvəzləndiyi nümunədə əldə olunub. Dəmir kristal quruluşu genişləndirərək sink ionlarının hərəkətini asanlaşdırıb, eyni zamanda materialın elektron quruluşunu dəyişərək enerji ötürülməsini sürətləndirib.

Sınaqlar zamanı dəmirlə modifikasiya edilmiş materialın xüsusi tutumu hər qram üçün 380,11 milliamper-saat təşkil edib. Təmiz vanadium dioksid nümunəsində isə bu göstərici 339,95 milliamper-saat olub.

Yüksək cərəyan şəraitində də fərq nəzərə çarpıb. Cərəyan sıxlığı 0,1 amper/qramdan 5 amper/qrama qaldırıldıqda dəmir əlavə edilmiş nümunə ilkin tutumunun 56 faizini saxlayıb. Dəmir əlavə edilməmiş materialda bu göstərici 32 faiz olub. Cərəyan yenidən aşağı salındıqda modifikasiya edilmiş nümunə ilkin tutumunun 95,6 faizini bərpa edib. Müqayisə üçün, adi vanadium dioksiddə bərpa göstəricisi 74,5 faiz təşkil edib.

Uzunmüddətli sınaqlar da müsbət nəticə verib. Dəmir əlavə edilmiş elektrod 50 enerji doldurma-boşaltma dövründən sonra ilkin tutumunun 81,11 faizini saxlayıb. Eyni şəraitdə təmiz vanadium dioksid üçün bu göstərici 28,85 faiz olub. Daha yüksək cərəyan sıxlığında aparılan 500 dövr üzrə sınaqda isə dəmirli nümunənin tutumu 82,75 faiz səviyyəsində qalıb. Dəmirsiz nümunədə bu rəqəm 32,78 faiz təşkil edib.

Tədqiqatın diqqətçəkən nəticələrindən biri də vanadiumun elektrolitə həll olaraq keçməsinin azalmasıdır. 100 doldurma-boşaltma dövründən sonra elektrolitdə həll olmuş vanadiumun miqdarı adi materialda 0,78 milyon paya, dəmir əlavə edilmiş nümunədə isə 0,06 milyon paya bərabər olub. Bu, vanadiumun həll olmasının təxminən 92,3 faiz azalması deməkdir.

Alimlər bu nəticəni dəmirin materialın kimyəvi quruluşuna təsiri ilə izah edirlər. Dəmir atomlarının əlavə olunması vanadium və oksigen arasındakı rabitələri sabitləşdirir, bununla da vanadiumun elektrolitə keçməsini məhdudlaşdırır. Hesablamalar və təcrübələr həmçinin materialın enerji daşıyıcılarını daha asan ötürməsinə imkan verən elektron quruluş dəyişikliklərini təsdiqləyib.

Dəmirin miqdarının artırılması hər zaman daha yaxşı nəticə verməyib. Vanadium atomlarının 35 faizinin dəmirlə əvəzləndiyi nümunədə enerji tutumu optimal göstəricidən aşağı düşüb. Tədqiqatçılar bunu enerji saxlama prosesində iştirak edən vanadium atomlarının sayının azalması ilə əlaqələndirirlər.

Alimlərin fikrincə, ucuz və geniş yayılmış element olan dəmirdən istifadə sink-ion batareyalarının səmərəliliyini artırmaq üçün perspektivli yanaşmadır. Bu texnologiya gələcəkdə elektrik enerjisinin böyük həcmdə saxlanılması sistemlərində istifadə oluna bilər. Bununla belə, laboratoriya nəticələrinin sənaye miqyasında təsdiqlənməsi üçün əlavə araşdırmalara ehtiyac var.

Telegramda izləyin