تولید باتری‌های اسیدسرب گرافنی با فناوری نانو برای نخستین‌بار در کشور
تولید باتری‌های اسیدسرب گرافنی با فناوری نانو دستاوردی است که ظرفیت باتری‌ها را بیش از 60 درصد افزایش می‌دهد.
به گزارش خبرگزاری تسنیم، یک شرکت دانش‌بنیان با همکاری اساتید دانشگاه صنعتی امیرکبیر و پژوهشگاه رنگ، موفق به تولید و توسعه باتری‌های اسیدسرب گرافنی با فناوری نانو شده است؛ محصولی که با هدف افزایش عمر، ظرفیت و قابلیت اطمینان باتری‌ها و کاهش هزینه‌های نگهداری توسعه یافته و می‌تواند در زیرساخت‌های حیاتی از جمله شبکه برق، مخابرات، نیروگاه‌ها و مراکز صنعتی مورد استفاده قرار گیرد.
ویژگی ممتاز این محصول در طول عمر باتری است که نسبت به نمونه‌های تجاری عمر دو برابری داشته و می‌تواند تا 50 درصد هزینه‌های بهره‌بردار را در دوره زمانی بهره‌برداری کاهش دهد.
مدیر تحقیق و توسعه این شرکت دانش‌بنیان به تسنیم گفت: این طرح در واقع حاصل یک پروژه مشترک ارتباط صنعت و دانشگاه میان شرکت دانش بنیان، آزمایشگاه گام دانشگاه صنعتی امیرکبیر و پژوهشگاه رنگ است که از سال 1400 آغاز شد و پس از چهار سال کار تحقیقاتی و پژوهشی، به مرحله صنعتی‌سازی و تجاری‌سازی رسید؛ سال گذشته نیز دو نمونه از این باتری‌ها به فروش رسید که یکی به ستاد توسعه فناوری‌های نانو و دیگری به شرکت انتقال گاز تبریز تحویل داده شد.
وی افزود: در ساخت این باتری‌ها از گرافن سه‌بعدی هم در مواد فعال مثبت و هم در مواد فعال منفی استفاده شده است؛ هدف اصلی ما از به‌کارگیری این نانوفناوری، پوشش‌دهی و رفع چالش‌ها و نقاط ضعفی بود که موجب کاهش طول عمر باتری‌های سرب- اسید می‌شد. نتایج حاصل از این پژوهش و تولید باتری‌های گرافنی، دستاوردهای مهمی به همراه داشت که از جمله آن‌ها می‌توان به افزایش ظرفیت باتری تا بیش از 60 درصد و افزایش طول عمر آن حداقل به‌میزان 10 درصد نسبت به باتری‌های معمولی و رایج در بازار اشاره کرد.
مدیر تحقیق و توسعه این شرکت دانش‌بنیان درباره چالش‌های فنی باتری‌های سرب- اسید گفت: این باتری‌ها در کنار مزایای فراوان و کاربرد گسترده در صنایع مختلف کشور، دارای نقاط ضعفی مانند خوردگی شبکه مثبت هستند که این چالش‌ها موجب می‌شود سرعت زوال آن‌ها بالا رفته و طول عمر مفید مطلوبی در مقایسه با فناوری‌های روز دنیا نظیر باتری‌های لیتیوم- یون نداشته باشند. در حال حاضر نسل جدیدی از باتری‌های سرب- اسید پیشرفته در جهان تولید می‌شود که باتری گرافنی تولیدشده در مجموعه ما نیز زیرمجموعه‌ای از این باتری‌های پیشرفته محسوب می‌شود و با هدف افزایش طول عمر سیکلی و ارتقای عمر مفید باتری طراحی و به مرحله تولید رسیده است.
وی در تشریح جزئیات فنی این دستاورد اظهار داشت: چالش‌هایی نظیر خوردگی شبکه مثبت، آزادسازی گاز هیدروژن و پدیده سولفاته‌شدن، از جمله نقاط ضعف باتری‌های سرب- اسید معمولی محسوب می‌شوند که موجب کاهش طول عمر مفید و خرابی زودهنگام آن‌ها می‌گردد؛ ما با استفاده از گرافن توانستیم تا حد زیادی این چالش‌ها را پوشش دهیم؛ به‌طوری که آزادسازی گاز هیدروژن حداقل
10 درصد کاهش یافته و خوردگی شبکه نیز تا حد زیادی برطرف شده است. همچنین وجود خاصیت ابرخازنی و ابررسانایی در گرافنِ به کار رفته، موجب افزایش حداقل 10درصدی ظرفیت باتری شده است؛ این دستاورد برای نخستین‌بار در کشور محقق شده و علاوه بر ثبت اختراع داخلی، دارای پتنت بین‌المللی (PCT) است و سال گذشته نیز با حمایت مالی یک میلیارد تومانی کانون پتنت، درخواست ثبت اختراع آمریکا
(US Patent) آن انجام شد که طی سه تا چهار ماه آینده به‌صورت آنلاین تأیید و منتشر خواهد شد؛ ضمن اینکه تأییدیه علمی اختراع را نیز از سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی ایران دریافت کرده‌ایم.
این پژوهشگر درباره مشخصات نانوماده به کار رفته در این فناوری افزود: بخش تخصصی مربوط به ساخت گرافن در آزمایشگاه گام انجام شد؛ گرافن در واقع یک تک‌صفحه از گرافیت و یک نانوماده کربنی محسوب می‌شود؛ گرافنی که ما در این پروژه استفاده کردیم از نوع گرافن سه‌بعدی با فرمولاسیون اختصاصی «گرید باتری» (Battery Grade) بود؛ چرا که گرافن‌های معمولی در بازار وجود دارند، اما گرافن با گرید باتری در بازار موجود نیست و دستیابی به این فرمولاسیون، دلیل اصلی موفقیت ما در ثبت پتنت این محصول است.
وی خاطرنشان کرد: گرافن سه‌بعدی سبک‌ترین ماده جهان است و از این نانوماده کربنی به‌عنوان مواد فعال در خمیرهای مثبت و منفی باتری استفاده می‌شود.