باتری‌های لیتیوم فلزی، باتری‌های قابل شارژی هستند که از لیتیوم خالص به‌عنوان یکی از الکترودهای باتری استفاده می‌کنند.
به دلیل چگالی انرژی بالا، این باتری‌ها به‌ویژه برای استفاده در زمینه‌های مختلف، از جمله ذخیره انرژی تجدیدپذیر، لوازم الکترونیکی مصرفی و وسایل نقلیه الکتریکی مناسب هستند.
دانشمندان مدت‌هاست که تلاش می‌کنند تا با موفقیت از باتری‌های لیتیوم یونی به باتری‌های لیتیوم فلزی تغییر کاربری دهند. با این‌حال، یک مسئله وجود دارد که باعث تاخیر در این انتقال شده است؛ الکترولیت‌های سنتی در باتری‌های مبتنی بر فلز، عملکرد خوبی ندارند.
این اجزا ضروری هستند زیرا اجازه می‌دهند یک بار الکتریکی بین دو پایانه باتری حرکت کند و واکنش الکتروشیمیایی موردنیاز برای تبدیل انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی را آغاز کند.
محلولی الهام گرفته از صابون
اکنون، مطالعه‌ای جدید نشان می‌دهد که راه‌حل ممکن است در نحوه عملکرد صابون باشد. هنگامی که صابون استفاده می‌شود، «ساختارهای میسلی» ایجاد می‌کند که در محلول با آب، باکتری‌ها، روغن و زباله‌ها را جذب و از بین می‌برد. با محصور کردن این ذرات در ساختارهای میسلی، صابون به‌عنوان پلی بین آب و مواد متفرقه عمل می‌کند.
دانشمندان در آزمایشگاه ملی آیداهو و آزمایشگاه ملی شمال غرب اقیانوس آرام، از این مکانیسم الهام گرفتند تا نوع جدیدی از الکترولیت با غلظت بالا را ایجاد کنند که می‌تواند بر موانع ذاتی باتری‌های فلزی غلبه کند.
اگرچه این نوع جدید از الکترولیت تاکنون نتایج دلگرم کننده‌ای را در آزمایشات آزمایشگاهی نشان داده است، اثربخشی و توسعه آینده آن به دلیل درک ناقص محققان از چگونگی و چرایی عملکرد آن محدود شده است.
استنباط نسبت و غلظت
درک این فرآیند به محققان اجازه داد تا غلظت‌ها و نسبت‌های موردنیاز برای دریافت بهترین واکنش‌ها برای باتری‌ها را تعیین کنند. این بینش اکنون می‌تواند به حل مشکل اصلی مهندسی الکترولیت‌ها، که تعیین نسبت ایده‌آل برای همه اجزای آنها است، کمک کند.
این ایده توسط محققان آزمایشگاه ملی آیداهو اجرا شد. آنها به سرعت کشف کردند که فرآیند تولید الکترولیت‌های کارآمد معتبر است و به طول عمر باتری‌های فلزی لیتیوم کمک می‌کند.
این مطالعه در مجله Nature Materials منتشر شده است.
