چشم انداز باتری سیلیکون هوا

چشم انداز باتری سیلیکون هوا

• شنبه، 07 مهر 1403 ساعت 10:02
• 0 نظرات
• مدیر سایت

چشم انداز باتری سیلیکون هوا

چشم انداز باتری سیلیکون هوا در این مرور کوتاه، خلاصه ای از پیشرفت‌های اخیر در حوزه آند سیلیکونی، کاتد هوا، الکترولیت‌های مختلف و تأثیر آن ها بر مکانیسم‌های تخلیه و پتانسیل‌های کاری در سیستم باتری سیلیکون هوا ارائه شده است. علی رغم تحقیقات زیادی که در این حوزه صورت گرفته، هنوز هم فضای زیادی برای پیشرفت بیشتر این باتری ها وجود دارد.

به طور کلی می توان گفت جهت گیری های آینده نگر برای تحقیقات آینده در زمینه باتری های سیلیکون هوا به صورت زیر خواهد بود:
ویفرهای سیلیکونی خالص رایج ترین ماده برای آند سیلیکون هستند، اما نقطه ضعف آن ها نرخ خوردگی بالای آن ها است.

آند مناسب سیلیکون باید بتواند ظرفیت خود را در صدها چرخه تخلیه و شارژ حفظ کند. بنابراین می توان از سیلیکون نانوساختار و سیلیکون دوپ شده برای بهبود عملکرد آند استفاده کرد. تحقیقات نشان داده که تغییرات ساختاری مانند رسوب الکتریکی یا اصلاح شیمیایی با استفاده از مواد افزودنی راه حلی ایده آل برای یافتن چنین ماده آندی است.

افزودنی ها باید در مقادیر کم مورد استفاده قرار گیرد، زیرا مقدار زیاد افزودنی می تواند ظرفیت کلی مواد سیلیکونی را کاهش دهد. مطالعات بیشتری برای درک صحیح مکانیسم‌های شارژ و دشارژ برای بهینه‌سازی زمان تخلیه مورد نیاز است.

کاتد هوا بخشی ضروری از هر نوع باتری فلزی هوا است، اما سینتیک کند واکنش کاهش اکسیژن مانع عملکرد موثر آن می شود؛ به همین دلیل الکتروکاتالیست ها نقش مهمی در عملکرد کاتد دارند. فلزات نجیب مانند پلاتین و کاتالیست های مبتنی بر آلیاژ های پلاتین به طور گسترده در الکترود هوا استفاده می شوند. برای کاهش هزینه، انواع مختلفی از کاتالیست ها مانند کمپلکس فلزات انتقالی با اسپین بالا و کامپوزیت‌های معدنی آلی می‌توانند به عنوان یک جایگزین بسیار کارآمد استفاده شوند.

مشاهده شده است که ظرفیت ویژه یک الکترود هوا به عوامل مختلفی بستگی دارد. توسعه بیشتر کاتالیزورهای کم هزینه با بهبود فعالیت و دوام برای بهبود سینتیک کند الکترود هوا ضروری است. یکی از این نمونه‌های الکتروکاتالیست می‌تواند کاتالیست های دو عملکردی ارزان‌قیمت باشد که هم برای واکنش تکامل اکسیژن و هم برای واکنش کاهش اکسیژن مناسب است.

بهبود الکترولیت های پایدار جدید که امکان عملکرد طولانی مدت باتری‌های سیلیکون-هوا را فراهم می‌کند برای پیشرفت بیشتر این حوزه مورد نیاز است. در حال حاضر، مایعات یونی امیدوارکننده‌ترین الکترولیت‌ها برای باتری‌های سیلیکونی هستند.

به نظر می رسد الکترولیت ژل پلیمری پایدار از نظر حرارتی و مکانیکی یک جایگزین مناسب به عنوان الکترولیت برای تحقیقات آینده باشد. جامد شدن سیستم الکترولیت برای حفظ عملکرد ایمن و جابجایی آسان باتری و یکپارچگی ساختاری تحت تغییر شکل های مختلف مهم است.
به منظور شناخت دقیق تر و همه جانبه تر باتری های سیلیکون هوا انجام شبیه‌سازی امری ضروری به نظر می رسد. از طرف دیگر، درک رشد دندریتیک سیلیکون در باتری‌های سیلیکون هوا هنوز در مراحل ابتدایی است و لازم است جهت توسعه هرچه بیشتر این فناوری به این حوزه نیز با جدیت پرداخته شود.

• برچسب:
• باتری خشک