توليد باتری‌های ليتيومی شفاف، گامی در جهت ساخت پنجره‌های هوشمند، ايسنا

دانشمندان در دانشگاه «استانفورد» با ساخت يک باتری يون ليتيوم شفاف، پنجره‌های توليدکننده الکتريسيته را يک قدم به واقعيت نزديکتر کردند.

به گزارش سرويس فناوری ايسنا، الکترودهايی که به شبکه‌ای به پهنای ۳۵ ميکرومتر محدود می‌شوند، برای مشاهده با چشم غيرمسلح بسيار نازک هستند. با توجه به اين‌که هم مواد آندی و هم کاتدی معمولا کدر هستند، ساخت چنين الکترودهايی بزرگترين چالش برای باتری‌های يون ليتيوم شفاف است. اکنون گروه «يی‌کو» با ساخت الکترود‌های بسيار نازکی اين مشکل را حل کرده است.

آنها مواد الکترودی را در شبکه‌ای از شيارها در پلی‌دی‌متيل‌سيلوکسان (PDMS) شفاف قرار دادند. با دسته کردن و هم‌راستا کردن اين شبکه‌ها با لايه‌های اضافی الکترود‌ها، اين امکان وجود دارد که ظرفيت ذخيره انرژی اين باتری را بدون تحت تأثير قرار دادن شفافيتش افزايش داد.

اين دانشمندان برای جمع‌آوری جريان توليد ‌شده، لايه‌ای از طلا به ضخامت ۱۰۰ نانومتر روی PDMS ترسيب کردند. آنها برای کشيدن دوغابی از آب و مواد الکترودی به داخل اين شبکه‌ها جهت ايجاد ساختار اين باتری، از پديده موئينگی بهره بردند. نانوميله‌های «LiMn۲O۴» برای مواد کاتدی و نانوپودرهای «Li۴Ti۵O۱۲» برای مواد آندی استفاده شدند.

اين گروه تحقيقاتی سپس لايه‌ای از يک الکتروليت شفاف بين اين دو الکترود قرار داد و اين شبکه‌ها را تحت يک ميکروسکوپ نوری به صورت دستی هم‌راستا کرد. در نهايت آنها کل اين افزاره را در يک کيسه پليمری شفاف با دو نوار آلومينيومی در دو انتها قرار دادند. اين دانشمندان با تغيير فضای بين اين شيارها، به شفافيت‌های ۶۰،۷۸ و۳۰ درصد رسيدند. چگالی انرژی برای اين شفافيت‌ها به ترتيب ۵ ، ۱۰ و ۲۰ وات ساعت بر ليتر بود.

«جانگ سيونگ ‌يون»، متخصص نانوالکترونيک در دانشگاه کاليفرنيای جنوبی می‌گويد که روش اين گروه تحقيقاتی به طور ويژه جذاب است و برای مساحت‌های بزرگ، قابليت افزايش مقياس را دارد. اين توانايی اجازه خواهد داد که برای ساخت پنجره‌های هوشمند، يک لايه نازک ذخيره‌کننده انرژی روی پنچره‌ها ايجاد کرد.

اين افزاره‌ها را می‌توان با پيل‌های خورشيدی شفاف که قبلا ساخته شده‌اند، ترکيب کرد و اين امکان را فراهم کرد که مقداری از انرژی خورشيدی را هنگام عبور به داخل ساختمان در طول روز ذخيره کرد و آن را برای افزاره‌های الکترونيکی کم‌مصرف در طول شب استفاده کرد.

اين دانشمندان می‌گويند: با بهينه‌سازی ساده و به کارگيری روش‌های صنعتی می‌توان به چگالی انرژی ۵۰ وات‌ساعت بر ليتر رسيد.

اين محققان، جزئيات نتايج کار تحقيقاتی خود را در مجله‌ی «Proc. Natl Acad. Sci» منتشر کرده‌اند.