کاربردهای فناوری نانو در صنعت باتری های قابل شارژ

باتری دستگاهی است که در آن طی یک سری فعل‌ و انفعالات شیمیایی، انرژی شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می‌شود. باتری­ها دارای انواع گوناگونی هستند، در یک دسته‌بندی کلی می­توان آن‌ها را به دو نوع باتری­های غیرقابل شارژ (اولیه) و باتری­های قابل شارژ (ثانویه) تقسیم‌بندی کرد که هدف ما  تمرکز روی باتری­های قابل شارژ (ثانویه) است.

1-2 انواع باتری‌های قابل شارژ (ثانویه)

1–2-1 باتری سرب اسید

این باتری، گونه‌ای از باتری‌های قابل شارژ می‌باشد که در سال 1895 و توسط دانشمندی فرانسوی به نام  پلانت[1]  اختراع‌شده است. باتری‌های سرب اسید یکی از قدیمی­ترین باتری‌های قابل شارژ در جهان می‌باشد. امروزه­ باتری‌های اسيدي در صنايع خودرو، ماشین‌آلات سنگين و همچنین سامانه­هاي برق پشتیبان[2]، کاربرد گسترده‌ای­ يافته­اند. در اواســط دهه 1970 ميلادي محققان مشــغول پژوهش و توســعه نوعي باتري اســيدي بودند كه در هر وضعيتي قابل‌استفاده و كاربرد باشــد، نتايج حاصل كار اين محققان دو نوع باري بود که برگرفته از كاربردشــان يكي به نام «باتري اســيدي بدون منفذ» كه به‌اختصار[3]SLA يا ژل[4] خوانده می­شود و دیگری باتري اسيدي مجهز به دريچه تنظيم یا VRLA[5]. هر دو نوع باتــري مذكور به لحاظ فني شــباهت بسياري به یکدیگر دارند. برخلاف باتری‌های اسيدي شناور، هــردو نوع از باتری‌های  SLA و VRLA از طراحي خاصي برخوردار شــده­اند كه احتمال افزايش ولتاژ بیش‌ازحد و به دنبال آن ایجاد گاز درون باتري به هنگام شارژ شدن را تا حد چشمگيري كاهش مي­دهد، همچنين در اين نوع از باتری‌ها شــارژ بیش‌ازحد موجب نشت گاز و مايعات از باتري خواهد شــد از همین رو اين باتري­ها هرگز به ميزان تكميل ظرفيت خود شارژ نمی‌شوند.

از ديگر خصوصيات باتری‌های اســيدي آن است كه قرارگیری آن‌ها تحت شــارژ براي مدت طولاني مشــكلي براي باتري ايجاد ننموده و اثر مخربی بر آن نخواهد داشــت و از مناسب‌ترین وضعيت نگهداري شارژ در ميان سایر انواع باتری‌های قابل شارژ برخوردار است. با آنکه باتری‌های نیکل-کادمیوم حدود 40 درصد از ميزان ذخيره شــارژ خود را به‌طور خودبه‌خود و بدون مصرف در مدت سه‌ماهه نخســت پس از آخرين تاريخ شــارژ از دست مي­دهند، اين ميزان تخليه انرژي خود به خودي براي باتری‌های اســيدی SLA  از دست دادن 40 درصد از ميزان انرژي ذخیره‌شده در مدت يك سال پس از آخرين تاريخ شارژ به وقوع می‌پیوندد. از سوي دیگر با آنکه هزينه اوليه خريد باتري­هاي اسيدي نسبتاً كــم و پایین‌تر از نیکل کادمیوم­ها اســت اما به‌مرورزمان و طي دوره عمر مفيــد، هزينه­هاي كاركرد باتري SLA فزاينده و به‌مراتب بیشتر از نیکل-کادمیوم هــا خواهد بود. از محدودیت‌های باتری‌های اســيدي مي­توان به محدوديت در شارژ سريع اشاره نمود، براي نمونه زمان لازم براي تكميل شارژ این نوع از باتری‌ها بين 8 تا 16 ساعت است كه زمان بسيار زيادي محسوب مي­شود. از ديگر محدودیت‌های اين نوع باتري امكان نگهداري و ذخیره تنها در حالت شارژ شده است به‌عبارت‌دیگر نگهداري و رها نمودن باتري بدون شــارژ و در حالت تخليه به‌سرعت سبب بروز سولفاته شدن باتري خواهد شد.

برخلاف باتري­هاي نیکل-کادمیوم، باتري­هاي اسيدي از ظرفيت بازدهــي انرژي كم و محدودي برخوردار هســتند (ســرعت تخليه شــارژ بالا) و براي افزايش اين قابليت تنها امكان موجود، استفاده از باتری‌های اسیدی بزرگ‌تر اســت. همچنين بسته به ميزان مصرف و دماي محيط استفاده از باطري، عمر مفيد باتری‌های اسيدي بين 200 تا 300 مرتبه شــارژ و مصرف متغیر اســت و مهم‌ترین عامــل مؤثر در كاهش طول عمر مفيد اين نــوع از باتری‌ها، ايجاد خوردگي در شــبكه الكترود مثبت درون باتــري، تخليه مواد فعال و همچنين انبســاط صفحات قطب مثبت آن اســت و اين تغييرات بــا افزايش دماي محيــط فعاليت باتري، شــدت و فزوني مي­يابند. دمــاي بهينــه بــراي بهره­بــرداري از باتری‌های اســيدي SLA و VRLA به‌طور متوســط حدود 25 درجه سانتی‌گراد (معادل 77 درجه فارنهايت) است، به‌عنوان يك قاعده كلي افزايش هر 8 درجه سانتی‌گراد (معادل 15 درجــه فارنهايت) به دماي مذكور چيزي در حــدود نيمــي از عمر مفيد باتري را كاهش خواهــد داد. به‌عبارت‌دیگر باتري نــوع VRLA كه در درجه متوســط و مطلوب دماي 25 درجه سانتی‌گراد به‌طور متوســط 10 سال عمر مفيد براي آن تخميــن زده مي­شــود، درصورتی‌که در دماي متوســط 33 درجه سانتی‌گراد (95 درجه فارنهايت) به كار گرفته شود در بهترين حالت عمر مفيد آن چيزي در حدود 5 سال برآورد مي­شود و همان باتري در صورت اســتفاده در دماي متوســط 42 درجه سانتی‌گراد (معادل 107 درجه‌ی فارنهايــت) تنها كمي بيش از يك ســال عمر مفيد خواهد داشت.

از میان باتری‌های قابل شارژ مدرن امروزي، خانواده باتری‌های اسيدي از قابليت ذخيره انرژي پایین‌تری برخوردار هستند و همین قابليت كافي است تا آن‌ها را براي به‌کارگیری در تجهیزات ســيار و قابل‌حمل نامناسب جلوه دهد، به‌علاوه آنكه همان‌طور كه پیش‌تر هم اشاره شد عملکرد اين نوع از باتری‌ها در دماي بالا بسيار ضعيف است. گذشته از موارد فوق بيشترين مدت‌زمان مصرف (تخليه) باتری‌های اسيدي به‌طور متوســط حدود 5 ساعت است و اين در حالی است كه برخي ديگر از انواع باتری‌های قابل شارژ زمان مصرفي در حدود 20 ساعت دارند]1[.

مزایای باتری سرب اسید:

• توليد آسان و ارزان‌قیمت
• قابل‌اعتماد و بادوام در صورت استفاده و نگهداری مناسب
• ميزان كم تخليه خود به خودي (بدون مصرف) انرژي ذخیره‌شده
• کم‌ترین ميزان تخليه خودبه‌خود خودي در میان انواع باتری‌های قابل شارژ
• نيازمند الزامات و شرایط نگهداري ساده
• نرخ تخليه انرژي بالا

 

معایب باتری سرب اسید:

• عدم امكان نگهداري در حالت تخليه (بدون شارژ)
• ميزان پايين ذخيره انرژي
• محدوديت در تعداد دفعات تخليه كامل شارژ
• عدم سازگاري با محيط زيست-تركيبات الكتروليت و اسید سبب بروز آسیب‌های زیست‌محیطی خواهد بود.
• محدودیت‌های حمل‌ونقل ناشي از نگراني­هاي زیست‌محیطی به دليل افزايش احتمال نشت اسيد و ساير مواد دروني در هنگام تصادفات وسايل نقليه
• افزايش بیش‌ازحد حرارت در صورت شارژ نامناسب

شکل 1 – نمای یک باتری سرب اسید]2[

 

 1-2-2  باتری نیکل کادمیم ([6]Ni-Cd)

این نوع از باتری‌ها نخستین بار در سال 1899 اختراع شده است. مصرف عمده این نوع باتری در لوازم الکترونیکی می‌باشد. سلول‌های نيكل كادميوم بيشترين و رایج‌ترین باتری‌های قابل شارژ در مصارف خانگي را تشكيل می‌دهند. اســتفاده از آن‌ها براي تأمین انرژي موردنیاز وسایل كوچك و قابل‌حمل خانگي مانند تلفن‌های بدون سیم كاربردهاي بســياري دارد. به‌طورکلی هر ســلول اصلي باتری‌های از یک آند (قطب منفي) كادميوم، يك كاتد (قطب مثبت ) نيكل هيدروكسيد و يك ماده آلكالاين به‌عنوان الكتروليت تشكيل يافته اســت. معادله شماره (1) نشانگر واکنش شيميايي درون سلول نیکل-کادمیوم است.     باتري­هاي متشكل از سلول‌های نیکل کادمیوم معمولاً جرياني متوسط و به بالا را با ولتاژی نسبتاً پايدار و ثابت براي مصرف فراهم مي­آورند. متأسفانه فن‌آوری توليد باتری‌های نیکل-کادمیوم هنوز نسبتاً گران‌قیمت و پرهزینه است، از آن گذشته كادميوم فلزي سمي و مضر براي محیط‌زیست شناخته می‌شود؛ اما در كنار همه معايب يادشده، بازيافت بسياري از اجزای باتری‌های نیکل –کادمیوم به لحاظ اقتصادي کاملاً مقرون به صرفه اســت، به‌طوری‌که در حال حاضر چندين شركت بزرگ تولیدکننده باتري در این زمينه فعاليت می‌کنند.

 

معادله (1)       2NI(OH)₂+Cd(OH)2                                                                      Cd + 2H₂O+2NIOOH

 

 

شکل 2-  یک باتری نیکل-کادمیوم ]3[

 

 

مزایای باتری نیکل کادمیم

• قابليت شارژ سریع و آسان حتي بعد از ذخیره طولانی‌مدت
• ميزان و چرخه بالاي دفعات شارژ و مصرف: به شرط رعايت نكات مربوط به نگهداري مناســب تعداد دفعات قابل شارژ باتري تا 1000 مرتبه نيز افزايش خواهد يافت.
• كارايي بالا: امكان انجام عمليات شارژ باتری در دمای پايين
• قابليت مناسب نگهداري شارژ در وضعيت آماده‌به‌کار
• نگهداري و جابجايي ســاده:بســياري از شرکت‌های هواپيمايي حمل باتری‌های نیکل- کادمیوم را بدون هيچ محدوديت و شرایط خاصي مي­پذيرند.
• كارايي و عملکرد مطلوب در دماي پايين
• صرفه اقتصادي نیکل کادمیوم : کم‌هزینه‌ترین باتري قابل شارژ به نسبت طول عمر مفید شناخته می‌شود.
• وجود تنوع و طيف گسترده‌ای از این نوع باتري به لحــاظ ابعاد و کاربری‌های متفاوت در بازار.

 

معایب باتری نیکل کادمیم

• ميزان تراكم ذخيره انرژي نسبتاً پايين- در مقایسه با انواع جديدتر
• الزام در شارژ و مصرف مستمر و مداوم جهت نگهداري مناسب باتري
• مضر برای محیط‌زیست: حاوي فلزات سمي، چنان چه برخي كشورها استفاده از این نوع از باتری‌ها را با وضع مقررات خاصي محدود نموده‌اند.
• ميزان بالاي تخليه خود به خودي انرژي شارژ به‌نحوی‌که پس از ذخیره طولانی‌مدت و بدون استفاده، باتري مجدداً نيازمند شارژ شدن است.

 

1–2-3 باتری نیکل هیدرید فلزی ([7]NI-MH)

این سلول اولین بار در سال 1989 اختراع شده است و گونه‌ای از باتری‌های قابل شارژ می‌باشد که شباهت زیادی به باتری‌های نیکل کادمیم دارند. در این باتری‌ها الکترود مثبت از جنس نیکل اکسی هیدروکسید و الکترود منفی از جنس آلیاژ جذب‌کننده هیدروژن استفاده شده است. این نوع باتری نسبت به نیکل کادمیم 2 تا 3 برابر ظرفیت بیش‌تری دارد. طراحان و تولیدکنندگان باتري تحقيقات بســياري را صرف استفاده و جايگزيــن نمودن مــواد جديدي به‌جای كادميــوم و به‌منظور ارائه سطح بالايي از انرژي و قابليت شارژ و استفاده مجدد در کنار هزینه‌ای به‌مراتب پایین‌تر نموده‌اند، باتری‌های NI-MH يكي از اين نوع باتری‌های جايگزين به شمار می‌روند، آند يا قطب منفي باتری‌های NI-MH  از آلیاژهای فلزي جــاذب هيدروژن و کاتد يا قطب مثبت نیز از اكسيد نيكل تشکیل‌شده است، همچنين ماده الكتروليت به‌کاررفته درون اين نوع از باتری‌ها را هیدروکسید پتاسيم تشكيل می‌دهد. مطابق اطلاعات ارائه‌شده از سوي تولیدکنندگان باتری‌های نوع NI-MH، ظرفيــت ذخيره انــرژي و طول عمر مصرف ايــن نوع باتری‌ها حدود 40 درصد بیشتر از انواع مشابه وهم اندازه از نوع نیکل کادمیوم است و از ســوي ديگــر چرخه عمر مفید باتری‌های NI-MH نيز حدود 600 مرتبه شارژ- مصرف عنوان شده است. اين خصوصيات باتری‌های NI-MH را براي كاربردهايي كه در آن‌ها سطح بالايي از انرژي موردنیاز است (مانند استفاده در  لپ‌تاپ، تلفن‌های همراه و یا دوربین‌های فیلم‌برداری) مناســب جلوه می‌دهد، امــا درعین‌حال قيمت اين نوع باتري نيز نسبتاً گران بوده و از ميزان تخليه شارژ خودبه‌خودی (بدون مصرف) بالايي برخورداراست.

شکل 3- شماتیک یک باتری نیکل هیدرید فلزی ]4[

 

مزایای باتری نیکل هیدرید فلزی

• حدود 30 تا 40 درصد ظرفيت ذخيره انرژي بیشتر نسبت به انواع نیکل کادمیوم مشابه.
• شرايط آسان‌تر نگهداری به لحاظ فواصل مابین دفعات شارژ و استفاده (تخلیه)
• حمل‌ونقل و نگهداری آسان.
• سازگاري بیشتر زیست‌محیطی: حاوي مواد سمی کمتر و قابليت بازيافت بهتر

 

معایب باتری نیکل هیدرید فلزی

• دوره کوتاه‌تر عمر مفيد: هنگام استفاده در شرایط سخت كاري (جريان شدید الکتریسیته و يا كاربري دردماي بالا) دوران افت و تنزل کار آیی باتري پس از 200 الي 300 مرتبه شارژ به‌طور چشم‌گیری بروز می‌یابد.
• ارائه جريــان مصرف (تخليه) كمتر: اگرچه باتری‌های نیکل هیدرید فلزی از ظرفيت لازم براي ارائه جريان بالاي الكتريكي برخوردار هستند اما تداوم و استمرار استفاده آن‌ها در مصارف نيازمند تخليه با جریان‌های بالا سبب كاهش طول عمر مفید باتري می‌شود.
• نيازمند الگوريتم شارژ پیچیده‌تر: باتری‌های نیکل هیدرید فلزی به هنگام شارژ بيشتر از انواع نیکل کادمیوم از خود گرما و حرارت توليد می‌کنند و نیازمند مدت‌زمان طولانی‌تری براي تكميل شارژ هستند.
• ميــزان بالاي تخليه خودبه‌خودی انرژي: تخليــه خودبه‌خود (بدون مصرف و در حالت آماده‌به‌کار) براي باتری‌های نیکل هیدرید فلزی به ميزان 50 درصد بيشتر از باتری‌های نیکل کادمیوم است.
• افــت و كاهــش کار آیی در دماي پایین : نگهداري و استفاده از باتري­هــاي نیکل هیدرید فلزی در دماي پايين می‌تواند به ميــزان 40 درصد از عمر مفید آن بكاهد.
• نيازمند نگهداري و مراقبت دقيق: باتری‌های نیکل هیدرید فلزی به‌طور خاصی به‌منظور جلوگیری از تشکیل كريستال (سولفاته شدن) نيازمند نگهداري و رعايت دقيق فرآيند و چرخه شارژ و مصرف (تخليه) هستند.
• حدود 20 درصد قيمت بالاتر نسبت به انواع مشابه نیکل کادمیوم

1-2-4 باتری هوا-فلز

يكي از کاربردی‌ترین روش‌های دستيابي به ظرفيت تراكم ذخيره انرژي بالا استفاده از اکسیژن موجود در هوا به‌عنوان كاتد (قطب مثبت) و بهره‌گیری از فلزي همچون روي و يا آلومينيوم به‌عنوان الكترود آند (قطب منفي) در سلول است، در چنين سلولي سهم كاتد اكسيژن در مقابل آند موجود ناگزیر کاهش می‌یابد اما با بهره‌گیری از يك كاتد گازي ســهم بیش‌تری از فضای هر سلول در اختیار آند و ماده الكتروليت قرار خواهد گرفت و درنتیجه با کاهش ابعاد و اندازه سلول، همچنان انرژي خروجي از آن در سطحي بالا باقي خواهد ماند]5[. برخي از سلول‌های هوا – فلز براي كاربردهايي همچون اســتفاده در وسايل كمك شنوايي (سمعک‌ها)، ساعت‌های مچي و تجهيزات استراق سمع مخفي به‌کاربرده می‌شوند.

اگرچه سلول‌های هوا – فلز از برخي معايب فني نيز برخوردار هستند، براي نمونه ساخت و تولید سلول‌های كه درون آن‌ها الكترود كاتد به‌طور کامل و در يك محيط نفوذناپذير از سوی الكترود منفي (آند) در برگرفته‌شده است، مشكل است. همچنين مادامی‌که ماده الكتروليت در تماس مستقيم با هوا است، تقریباً بعد از گذشت يك تا سه ماه پس از شروع فعاليت باتري (توليد)، الكتروليت رفته‌رفته به‌گونه‌ای خشک می‌شود که ادامه فرآيند واكنش شيميايي براي آن میسر نخواهد بود. براي جلوگيري از بروز اين مسئله و خشكي زودرس ماده الكتروليت درون سلول، كارخانه توليدكننده به هنگام ساخت، صفحه یا ضامن خاصي را درون باتري تعبيه می‌نماید كه می‌بایست پيش از اولين مرتبه استفاده از سوي مشتري از باتري و درون آن با کشیدن ضامن مربوطه، جدا و خارج گردد.

شکل 4- شماتیک باتری هوا-فلز ]5[

 

1-2-5  باتری لیتیوم یون (Li-Ion)

یک خانواده از باتری‌های قابل شارژ است که در هنگام تخلیه (دشارژ)، یون‌های لیتیوم از الکترود مثبت به سمت الکترود منفی حرکت می‌کنند. باتری‌های لیتیوم یون بالاترین چگالی انرژی را فراهم می‌سازند. باتری لیتیومی نسبت به سایر باتری‌ها دارای ویژگی‌های ممتاز زیادی می‌باشد. همین امر باعث گسترش کاربرد این باتری و جایگزینی آن با سایر باتری‌های قبلی در صنایع مختلف شده است. لیتیوم به‌عنوان سبک‌ترین و یکی از فعال‌ترین فلزات جدول عناصر با دارا بودن الکتروپوزیتیویته بالا به‌عنوان یکی از مناسب‌ترین فلزات بکار برده شده در پیل‌های الکتروشیمیایی می‌باشد.

باتری لیتیوم پلیمر درواقع نوعی باتری پیشرفته لیتیوم یون است که ازنظر ساختار بسیار شبیه به باتری لیتیوم یون است، البته با برخی تفاوت در ویژگی­های ساختاری که موجب افزایش بهره­وری باتری می­شود. به‌طور مثال وقتی‌که یک باتری لیتیوم پلیمر به‌طور کامل شارژ می­شود خطر انفجار از بین می­رود که این ویژگی می­تواند ازنظر ایمنی بسیار حائز اهمیت باشد. در این نوع باتری­ها در اصل از یک ماده پلاستیکی آند و الکترولیت بر پایه الکترولیت جامد استفاده می­شود. فناوری تولید   باتری­های لیتیوم پلیمر همواره در حال پیشرفت و بهبود است، به‌طوری‌که در حال حاضر محققان از الکترولیتی به شکل ژل و جداکننده در این نوع باتری­ها استفاده می­کنند که اطلاعات ویژگی­های آن در حال انتشار است [6].

 

 

شکل 5- شماتیک باتری لیتیوم یون ]7[

 

مزایای باتری لیتیوم یون

• دانسیته انرژی بالا
• دارا بودن بالاترین پتانسیل الکتروشیمیایی
• تخلیه خودبه‌خودی پایین
• نگهداری و حفاظت آسان
• نداشتن اثر حافظه
• عدم نیاز به دشارژ کامل
• وزن کم
• عدم وابستگی شدید طول عمر به تعداد دفعات شارژ
• گستره‌ی دمایی خوب
• تحمل دمای بالا تا ۶۰ درجه و آسیب ندیدن ظرفیت باتری در این دما
• امکان ساخته‌شدن در شکل فیزیکی ظریف و نازک
• دامنه‌ی ولتاژ مناسب برای پردازنده‌های نسل جدید

 

معایب باتری لیتیوم یون

• تأثیرپذیریشدید و کاهش ظرفیت باتری و خراب شدن آن در صورت افزایش یا کاهش ولتاژ آن از محدوده‌ی نرمال. اگر ولتاژ باتری به کمتر از 4/2 ولت برسد می‌تواند باعث اکسید شدن الکترودهای آن شده و در اثر واکنش شیمیایی داخلی کل ظرفیت یا بیشترش را از دست بدهد.
  افزایش ولتاژ باتری (به بیش از 3/4 ولت) یا جریان دادن به یک باتری کاملاً پر هم می‌تواند باعث خوردگی الکترودهای آن شده و  همه‌ی ظرفیت باتری را از بین ببرد.
• مقاومت داخلی بالا
  مقاومت داخلی باتری‌های لیتیومی بیشتر از باتری‌های نیکلی است، علاوه بر محدود شدن جریان خروجی در صورت اتصال کوتاه باعث داغ شدن باتری و انفجار آن خواهد شد.
• طول عمر پایین برای کاربردهای خودرو برقی
• ایجاد دماهای زیاد در حد ذوب فلزات در صورت اشتعال و انفجار ( لیتیوم یون)
• قیمت بالا نسبت به سایر باتری­ها

 

1-3 مقایسه باتری‌های قابل شارژ (ثانویه)

جدول 1 مقایسه بین ویژگی‌های باتری‌های قابل شارژ متداول را نشان می‌دهد.

جدول 1- مقایسه خصوصیات فنی انواع باتری قابل شارژ]8[

در شکل 6 مقایسه دانسیته انرژی انواع باتری‌های قابل شارژ نمایش داده شده است. مشخص است که در بین این باتری­ها، باتری لیتیومی بیش­ترین دانسیته انرژی را دارا می‌باشد.

 

شکل 6- دانسیته انرژی انواع باتری قابل شارژ  ]9[

 

• چالش‌های موجود در استفاده از باتری قابل شارژ و کاربرد نانو فناوری

باتری‌ها در ابعاد و اشــكال مختلفي توليد و عرضه می‌شوند و هيچ نوع از آن‌ها به‌صورت كلي براي همه‌ی كاربردهاي موردنظر، مناسب استفاده نيستند، از سوي دیگر انرژی قابل‌ارائه توسط باتری‌ها رابطه‌ای مستقيم با انــدازه باتري و مواد (تركيبات) به کار گرفته‌شده در آن دارد، حتي باتری‌هایی از يك نوع و داراي ابعاد همســان و مواد متشكله يكسان كه از سوي کارخانه‌های مختلف تولیدشده‌اند نیز تا حدودي متفاوت از هم هستند. بر اين اساس در ادامه برخي از چالش‌های موجود در استفاده از باتری قابل شارژ را به‌طور خلاصه مطرح می­شود.

 

• عمر باتری قابل شارژ

براي باتری‌های نوع دوم (قابل شــارژ) محدوده عمر مفيدي در نظر گرفته می‌شود كه پس از انقضای اين مدت باتري خصوصيات خود را ازدست‌داده و رفته‌رفته غيرقابل استفاده می‌شود. معمولاً (به‌طور متوسط) طول عمر باتری‌های قابل شــارژ را به‌شرط رعايت الزامات و شرایط نگهداري آن‌ها حدود 3 سال و يا كمتر در نظر می‌گیرند، با نزدیک شدن به پايان عمر باتری‌های قابل شارژ علائم و نشانه‌هایی ازجمله نياز به شارژ به‌صورت متعدد و متوالي، كاهش مدت‌زمان بين دفعات شارژ، كاهش طول فرآيند شــارژ (شارژ باتري ســريع تراز زمان لازم تكميل می‌شود) و درنهایت تخليه ناگهاني و در مدت‌زمان بسیار کوتاهی طي فرآيند مصرف، بروزمي نمايد كه بیان‌گر اتمام طول عمر مفید باتري قابل شارژ و نیاز به تعويض آن است. با کمک فناوری نانو می­توان تعداد سیکل‌های کاری (شارژ و دشارژ) باتری را افزایش داد و عمر کارکرد باتری را بهبود بخشید. یکی از اصلی‌ترین معایب باتری­های قابل شارژ، اثر افت کارایی است. کربن‌های گرافیتی مورد استفاده در باتری‌های قابل شارژ پس از مدتی پوسته‌ پوسته می‌شوند و سپس باتری به‌کلی از کار می‌افتد. با بازطراحی آند و ایجاد تغییرات نانویی در ساختار آن‌ها، باعث افزایش عمر باتری می­شود]10[.

 

• بازه دمایی کاربری باتری قابل شارژ

اگر در شــرايط نامتعادل دمايي (دماي بسیار بالا و يا بسیار پایین) قصد استفاده از باتری‌ها رادارید بهتراست به بازه دمايي باتري موردنظر پیش از استفاده از آن، توجه كنيد. دامنه دمایی کاری باتری حداکثر بین 20- الی 60+ درجه سانتی‌گراد است. دمای کاری بسیار پایین یا بالا یک چالش برای باتری محسوب می‌شود و روی عملکرد و عمر باتری تأثیر مستقیم دارد. به‌طور مثال: نگهداري و استفاده از باتري­هــاي نیکل هیدرید فلزی در دماي پايين می‌تواند به ميــزان 40 درصد از کار آیی آن بكاهد و یا افزايش هر 8 درجه سانتی‌گراد (معادل 15 درجــه فارنهايت) به دماي 25 درجه سانتی‌گراد (معادل 77 درجه فارنهايت) چيزي در حــدود نيمــي از عمر مفيد باتري سرب اسید را كاهش خواهــد داد. لذا در صورت الزام به‌کارگیری باتری در دمای پایین می‌توان از نانو عایق به‌عنوان محافظ جانبی باتری بهره گرفت که جلوی کاهش دمای باتری در محیط سرد را بگیرد. هم‌چنین می­توان از نانو مواد تغییر فاز دهنده به‌عنوان پوشش جانبی باتری استفاده کرد که در مواقعی که دمای باتری بالا می‌رود به‌نوعی یک منبع جذب گرما بشوند و جلوی افزایش دمای بیش‌ازحد باتری را بگیرند. هم‌چنین ایجاد تغییرات نانویی در ساختار باتری­ها، باعث افزایش گستره دمایی کارکرد باتری شده و عملکرد آن را ارتقاء می­بخشد]10[ .

• هزینه باتری قابل شارژ

هزینه باتری شامل یک هزینه اولیه و یک هزینه سالیانه است. هزینه اولیه ثابت است که برای خرید اولیه باتری­ها لازم است. هزینه دیگر مربوط به هزینه­های تعمیر و نگهداری مجموع باتری است که سالیانه در نظر گرفته می­شود. عملکرد و عمر باتری، پارامتر مهمی است که در هزینه­های سالیانه تأثیرگذار است و اگر عمر باتری کمتر از 3 سال باشد، این هزینه افزایش می‌یابد و گران­تر شدن سیستم را موجب می­شود.

باتری‎های قابل شارژ شامل دو الکترود بنام‎های آند و کاتد هستند که وظیفه انتقال یون‎ها از طریق الکترولیت است. این الکترودها ورقه‎های نازکی هستند که با مواد پودری پوشش داده شده‎اند که در طول شارژ شدن و تحویل انرژی یون‎ها را ذخیره و آزاد می‎کنند.  آند اغلب از گرافیت و در کاتد از فلزات دیگر ( مانند کبالت، منگنز، نیکل، آلومینیوم یا آهن که می‎تواند به شکل اکسید، فسفات، سیلیکات ) ساخته‌شده است.  تولید باتری‎‎هایی با استفاده از مواد کاتدی و مقرون به صرفه نانو ساختار می‌تواند قیمت باتری­های قابل شارژ را کاهش دهد. با کمک فناوری نانو می­توان تعداد سیکل کاری شارژ و دشارژ باتری قابل شارژ را افزایش داد و عمر کارکرد باتری را بهبود بخشید و هزینه سالیانه و درنتیجه هزینه کل مجموعه باتری را کاهش داد. هم‌چنین استفاده از نانو مواد ارزان‌قیمت در اجزای اصلی یک باتری که شامل آند و کاتد و الکترولیت هستند، سبب افزایش کار آیی و طول عمر باتری می‌شود.

 

• فناوری نانو در باتری قابل شارژ

باتری یک منبع تولید انرژی الکتروشیمیایی می‌باشد که انرژی آزادشده از یک واکنش شیمیایی را مستقیماً به جریان الکتریسیته تبدیل می‌کنند. باتری‌ها دو نقش عمده را برای ما ایفا می‌کنند اول این‌که به‌عنوان یک منبع قابل الکتریکی عمل می‌کنند. نقش دوم که روند رو به رشدی طی سال­های آتی خواهد داشت، استفاده از باتری‌ها به‌عنوان منبع ذخیره انرژی از یک منبع خارجی می‌باشد. به‌عنوان‌مثال این نوع باتری‌ها به‌عنوان منبع انرژی وسایل نقلیه الکتریکی، منبع برق اضطراری، منبع مناسب برای بازه‌های اوج مصرف برق و منبع متصل به روش‌های جدید تولید جریان الکتریکی خواهد بود. بازار باتری‌ها – به‌خصوص باتری‌های قابل شارژ- در حال گسترش اسـت. اين بـاتري براي مصارف گوناگون از قبيل تلفـن­هـاي همـراه، کنترل‌های از راه دور در نظـر گرفتـه می‌شوند اين باتری‌ها كوچك، سبك و مطابق با استانداردهاي محیط‌زیست هستند آن‌ها ولتاژهـاي بالايي را تأمین كرده و تا 1000 مرتبه قابل شارژ مجددند ابتدا اين باتری‌ها سـاختار اسـيدي سـربي داشتند كه کم‌کم به سمت ساختار نیکل کادمیوم كشيده شدند.

تأثير کوتاه‌مدت عمده فناوري نانو بر فناوري باتري، از به‌کارگیری نانو ذرات حاصل خواهد شد. آن‌ها بدون تأثيرگذاري فوق‌العاده بر ظرفيت كل، سرعت شارژ و تخليه را بهبود می‌بخشند. بااین‌حال تحقيقات انجام‌شده روي استفاده از نانولوله‌ها به‌جای گرافيت در الكترودها بيانگر توانايي آن‌ها در دو برابر كردن ظرفيت باتري (و حتي بيشتر) است. به‌طورکلی دو نوع باتري قابل شارژ كه از نانو فناوری در ساختار آن استفاده‌شده اسـت و بيشتر تحقيقات نيز بر روي اين دو گروه اسـت اول باتری‌های بـر پايـه ليتـيوم اسـت بـراي مثـال باتری‌های يون-ليتيم، دوم باتری‌های بر پايه هيدريدهاي فلزي است. محققـان  ثابـت کرده‌اند كـه استفاده از مواد نانولوله‌ها در اين دو نوع باتري باعث افزايش چشمگيري در طول عمـر، دانسته جريان و سرعت شارژ شدن آن‌ها شده است. نانولوله‌ها به‌عنوان جـايگزيني مناسـب بـراي گرافيت معمولي در ساختار الكترود گرافيت-ليتيم در نظر گرفته‌شده‌اند. بـه دليـل كوچـك بـودن ساختار نانولوله سطح مفيد تماس آن‌ها با ليتيوم بيشتر از گرانيت معمولي است به‌طوری‌که ظرفيـت یک‌لایه نانولوله در آزمايشگاه به 640 آمپرساعت به كيلوگرم رسيده است. با استفاده از فناوري نانو در ساخت باتری‌ها در ابتدا ميزان شارژ مجدد آن‌ها 10 برابر شد كه اكنـون بـا توسـعه ايـن فنـاوري باتری‌های كنوني تا 100 برابر باتری‌های قبلي (بدون استفاده از فناوري نانو) قابليت شارژ مجدد رادارند.

البته باتری‌های قابل شارژ بازاري پابرجا دارد- مثل بازار رو به رشد تأمين انرژي وسايل الكترونيكي قابل‌حمل. در يك دهه گذشته اگرچه فناوري ساخت باتري در سه گروه نیکل هیدرید فلزی، يون ليتيوم و ليتيوم- پلیمر رشـد چـشمگيري را تجربـه كـرده امـا هنـوز پاسخگوي نياز صنايع را به‌طور كامل برآورده نساخته است مواد سـازنده بـاتري كليـد توسـعه آن بوده و اكنون با ورود فناوري نانو به اين عرصه شاهد نسل جديدي از اين باتری‌ها هستيم به دليـل دانسته انرژي بالا و ساختار انعطاف‌پذیر باتری‌های بر پایه ليتيوم، ايـن باتری‌ها 63 درصـد از سـهم فروش بازار را در قبضه خود داشته‌اند. البته با توجه به اینکه در یک گزارش مجزا به باتری­های لیتیومی و فناوری نانو پرداخته خواهد شد، لذا در این گزارش به انواع دیگر باتری قابل شارژ پرداخته خواهد شد]9[ .

کاربردهای فناوری نانو در باتری خورشیدی را می­توان به‌صورت استفاده از مواد نانو در ساختار الکترود، کاتد و کاتالیست­های باتری قابل شارژ بیان نمود:

• استفاده از نانو فیبرهای پلی آنیلین به‌عنوان کاتد در باتری قابل شارژ روی-پلی آنیلین

پلی آنیلین  با ساختار نانو فیبر به روش نرمال پالس ولتامتری سنتز و به‌عنوان کاتد در باتری قابل شارژ روی-پلی آنیلین مورداستفاده قرار گرفته است. در سنتز پلیمر با ساختار نانو فیبر ابتدا شرایط سنتز پلیمر بهینه می­شود. برای این منظور تأثیر عواملی چون میزان افزایش ارتفاع پالس­ها، پهنای پالس­ها روی ساختار و خصوصیات الکتروشیمیایی پلیمر و ظرفیت شارژ/دشارژ موردبررسی قرار گرفته است. نانو فیبرهای پلی آنیلین  سنتز شده به‌عنوان کاتد در باتری­های قابل شارژ روی-پلی آنیلین  مورد استفاده قرار گرفته است. به دلیل افزایش سطح مؤثر پلیمر سنتز شده با ساختار نانو فیبر در مقایسه با      باتری­هایی که در آن­ها از پلیمری با ساختار معمولی استفاده‌شده است، کار آیی این باتری‌ها افزایش پیدا می­کند به‌طوری‌که این باتری­ها ظرفیت دشارژ  Ahkg^-1 235   و انرژی ویژه Ahkg^-1 287  را از خود نشان می­دهند و در محدوده وسیعی از چگالی جریان mAcm^-2 6/5-3/0 کار آیی کولمبی به بازه 100-97 درصد می­رسد]11[.

پارامترهای الکتروشیمیایی موردنظر برای باتری قابل شارژ روی-پلی آنیلین در جدول 2 ارائه شده است. همان­گونه که در این جدول مشاهده می­شود، باتری که کاتد آن نانو فیبرهای پلی آنیلین سنتز شده با روش نرمال پالس ولتامتری (NPV)       می­باشد و ظرفیت دشارژ  بزرگ­تری را دارا می­باشد. هم­­چنین در محدوده چگالی جریان mA/cm²  6/5-3/0، کارایی کولمبی 100-97 درصد است که این در مقایسه با باتری که در آن کاتد فیلم پلی آنیلین سنتز شده با روش ولتامتری چرخه­ای (CV) است، وسیع­تر می­باشد. ظرفیت دشارژ باتری­های روی-پلی آنیلین با روش­های CV و NPV سنتز شده، بعد از 250 و 120 چرخه به 60  درصد ظرفیت اولیه­ می­رسد. ظرفیت بالاتر باتری روی-پلی آنیلین که در آن پلی آنیلین با روش NPV سنتز شده  مربوط به ساختار متخلخل و ناحیه سطحی بیش­تر نانو فیبرهای پلی آنیلین می­باشد.

جدول 2- پارامترهای الکتروشیمیایی برای باتری قابل شارژ روی-پلی آنیلین ]11[

 

• استفاده از کربن با ساختار نانو متخلخل به‌عنوان الکترود باتری قابل شارژ لیتیوم-هوا

باتری‌های قابل شارژ باتری لیتیوم- هوا عملکرد خوب و آینده روشنی را برای دستگاه­های ذخیره انرژی قابل‌حمل نشان      می­دهد. شکل 7 مقدار انرژی تئوری و عملی برای باتری‌های قابل شارژ و سوخت‌های فسیلی و مقایسه بین آن‌ها را به‌خوبی می­دهد.

شکل 7- مقایسه مقدار انرژی تئوری و عملی برای باتری‌های قابل شارژ و سوخت­های فسیلی ]12[

 

نسبت حجمی فضای خالی ماده‌ی متخلخل به حجم کل ماده تخلخل^[8] نامیده می‌شود.

اتحادیه جهانی شیمی محض و کاربردی (IUPAC^[9]) مواد نانو متخلخل را بر اساس اندازه حفره به‌صورت زیر نام‌گذاری کرده است:

• میکرو متخلخل^[10]: دارای حفره‌هایی با قطر کم‌تر از 2 نانومتر
• مزومتخلخل^[11]: دارای حفره‌هایی با قطر 2 تا 50 نانومتر
• ماکرو متخلخل^[12]: دارای حفره‌هایی با قطر بیش‌تر از 50 نانومتر

مواد نانو متخلخل دارای حفره‌هایی در ابعاد نانو هستند و حجم زیادی از ساختار آن‌ها را فضای خالی تشکیل می‌دهد. نسبت سطح به حجم )سطح ویژه( بسیار بالا، نفوذپذیری یا تراوایی^[13] زیاد، گزینش پذیری خوب و مقاومت گرمایی و صوتی از ویژگی­های مهم آن‌ها می‌باشد. با توجه به ویژگی‌های ساختاری، این مواد به‌عنوان تبادل‌گر یونی^[14]، جداکننده^[15]، کاتالیزور، حس گر، غشا و مواد عایق استفاده می‌شوند.

چالش‌های اصلی در پژوهش­های مواد نانو متخلخل ازجمله مواد کربنی نانو متخلخل‌های ساختار، شامل فهم ویژگی­های ساختار و بهینه کردن طراحی آن­ها برای کاربردهای مختلف است. این مواد کاربردهای بسیار گسترده و ارزشمندی دارند (شکل 8)

شکل 8 – نمایش کاربرد کربن‌های حفره‌دار درزمینه های مختلف تبدیل و ذخیره انرژی ]12[

باتری­های لیتیوم- اکسیژن منابع جدیدی برای تولید الکتریسیته هستند که در آن‌ها از اکسیژن موجود در جو که درون الکترودهای کربنی متخلخل به دام افتاده برای تولید انرژی استفاده می‌شود. این باتری‌ها بسیار سبک‌تر از باتری لیتیوم معمولی بوده، بنابراین برای استفاده در حوزه‌های مختلف، نظیر خودروهای برقی بسیار ایده آل هستند. بااین‌حال هنوز  چالش­های متعددی در مسیر استفاده از این باتری­ها وجود دارد برای مثال تولید پراکسید لیتیوم نامحلول یکی از محصولات جانبی ناخواسته در طول کارکرد این باتری است. پراکسید لیتیوم در الکترود کربنی تولیدشده و موجب متوقف شدن فعالیت باتری می‌شود، این اتفاق بعد از چند بار شارژ/دشارژ رخ می‌دهد.

اخیراً باتری‌های لیتیوم- هوا به‌عنوان امیدوارکننده­ترین نامزد برای خودروهای الکتریکی پیشنهادشده است. چون چگالی انرژی آن­ها 5 الی 10 برابر بیشتر از باتری‌های یون لیتیوم موجود می‌باشد. نمای کلی این باتری در شکل 9 نمایش داده‌شده است. چگالی انرژی ویژه تئوری برای باتری لیتیوم-هوا برابر wh/kg 5200 است (درحالی‌که برای باتری یون لیتیوم wh/kg 150 می‌باشد) ]13[.

شکل 9- نمای کلی باتری لیتیوم هوا ]13[

 

برخی مزایای کربن‌های نانو متخلخل برای الکترود هوا برای باتری لیتیوم-هوا شامل موارد زیر می­باشد]14[ :

1. الکترولیت مایع درون ساختار حفرات از طریق کانال‌ها نفوذ می‌کند و این کانال‌ها سرعت انتقال یون‌های لیتیوم را بهبود می‌بخشند. این کانال‌ها همچنین از تغییر حجم در اثر فرآیند شارژ-دشارژ جلوگیری می‌کند و استحکام ساختاری را افزایش می‌دهد.
2. کربن‌های نانو متخلخل باعث افزایش رسانایی الکتریکی و یونی می‌شوند و مقاومت داخلی باتری لیتیوم- هوا را کاهش می‌دهند بنابراین عملکرد خوبی بر جای می­گذارند.
3. کربن‌های نانو متخلخل باعث افزایش سطح تماس الکترود با الکترولیت می‌شوند و بنابراین طول مسیر یون‌های لیتیوم را کاهش می‌دهند و همچنین سرعت نفوذ یون‌های لیتیوم و الکترون را افزایش می‌دهند و بنابراین عملکرد الکتروشیمیایی خوبی را برجای خواهند گذاشت.

 

• فرآوري نانو پودر اكسيد سرب فوق‌ریز جهت كاربرد در باتری‌های اسيدي

يکي از نانو ذرات اکسیدی که امروزه موردتوجه قرارگرفته، نانو ذرات اکسید سرب است که داراي خواص نوری، ذخیره انرژی و کاتالیزوری منحصربه‌فرد و متفاوت از خواص متناظر ذرات فلزی می‌باشد. خواص اين نوع اکسید به‌اندازه ذرات، شکل آن‌ها و ترکیب درصد هر يک از عناصر در ساختار اکسید و سینتیک فرآیند تولید بستگي دارد]15[. روش سونوشيميايي براي فرآوري نـانو مـواد بـا توجـه بـه آسـان بودن يكي از مطلوب‌ترین روش‌های فرآوري نانو ذرات اكسيد سـرب اسـت كـه در عـين سـادگي روش، بهترين و مطلوب‌ترین نتيجه را خواهد داشت. نتايج مطلوب به‌دست‌آمده مربوط به‌اندازه، مورفولوژي، فاز و ساختار مواد فرآوري شده می‌باشد، كـه انـدازه كريسـتال در آن حـدود nm 6 تـا nm 11 و سايز اين ذرات با توجه به ميانگين اندازه ذرات  nm20-7 مي­باشـد كـه آن‌ها را در زمـره ذرات اکسيد سرب فوق‌ریز که قطر ذرات در آن‌ها كمتر از nm۵۰ است قرار می‌دهد. فازهای به‌دست‌آمده از فرآوري انجام‌شده از پرکاربردترین و مهم‌ترین فازهـاي اكسـيد سرب هستند]16[.

4- محصولات صنعتی

در کشور ایران, چندین پژوهش­ تحقیقاتی درزمینه باتری‌های قابل شارژ انجام‌شده و مقالاتی در این زمینه انتشاریافته است و محصول تجاری درزمینه باتری­های قابل شارژ توسط شرکت تولیدی مواد شیمیایی نانو شیمی نوین ایرانیان تحت عنوان اکسپندر باتری تولید شده است. این محصول به‌عنوان اکسپندر باتری سرب-اسید حاوی نانو ذرات معرفی می‌شود]17[.

شکل 10- اکسپندر باتری سرب-اسید حاوی نانو ذرات]17[

باتری خودرو یک باتری قابل شارژاست که جریان الکتریکی را برای یک وسیله نقلیه موتوری تأمین می‌کند. در طول سال‌هایی که محققان عملکرد باتری را بهینه کرده‌اند، دغدغه اصلی کار با باتری تأمین نیرو، تماس پیوسته و برهم­کنش واکنشگرها با مواد الکترود و الکترولیت می‌باشد. این امر به تأمین مقدار کافی اسید، مواد فعال با مساحت سطحی بالا، تماس خوب بین ذرات مواد فعال (به‌طور ویژه در ورقه‌های مثبت که تمایل به انبساط در طول چرخه شارژ- دشارژ دارند) و به حداقل رساندن اثرات عایق PbSO₄ نیازمند است. مهم‌ترین دغدغه، محدودیت باتری سرب-اسید است که به‌واسطه واکنش پایه بین الکترودهای مثبت و منفی اتفاق می‌افتد و مانع انتقال سریع الکترون می‌شود. نانو ذرات به دلیل مساحت سطحی زیاد و درنتیجه مساحت تماس بالاتر الکترود/الکترولیت، میزان بالاتری از شارژ/دشارژ را نشان داده و مسیر کوتاهی برای انتقال سریع بار ایجاد می‌کنند. این محصول به‌طور قابل‌توجهی بهبود در پارامترهای کیفی را در مقایسه با اکسپندرهای مرسوم نشان می‌دهد.

در جهان  چندین شرکت محصولاتی مرتبط با باتری قابل شارژ  تولید کرده‌اند که در ساخت آن‌ها از فناوری نانو استفاده شده است، در جدول3 به معرفی برخی از این محصولات پرداخته‌شده است.

جدول 3- نمونه‌ای از محصولات صنعتی در جهان

تصویر محصول	نام محصول	شرکت
	Non-maintenance alkaline nickel-cadmium cells of KGL type and blocks of them	Zavod AIT [18]
	Power battery system for electric bus	Sinlion Battery Tech, Co [19]
	Battery	Envia systems [20]
	Battery	A123 Systems [21]

خلاصه مدیریتی

اصلی‌ترین راه ذخیره انرژی الکتریکی استفاده از باتری است و باتری ثانویه نوعی از باتری است که قابلیت شارژ و استفاده مجدد را دارا می‌باشد. توسعه فناوری نانو درهای جدید بسیاری را درزمینه علوم مواد و مهندسی گشوده است. این فناوری محققان را برای دست‌کاری و ساخت مواد در مقیاس نانومتر قادر ساخته و اجازه می‌دهد تا خواص انواع مواد را بهبود بخشند. با کمک فناوری نانو می­توان نسل جدید باتری‌های قابل شارژ را تولید نمود کرد و پارامترهای اساسی و چالش زا را نظیر هزینه، عمر مفید، دمای کاری، میزان دانسیته انرژی را بهینه‌سازی کرد. در این گزارش به چندین نمونه استفاده از این فناوری نظیر استفاده از نانو فیبرهای پلی آنیلین به‌عنوان کاتد در باتری قابل شارژ روی-پلی آنیلین، استفاده از کربن با ساختار نانو متخلخل به‌عنوان الکترود باتری قابل شارژ لیتیوم-هوا و فرآوري نانو پودر اكسيد سرب فوق‌ریز جهت كاربرد در باتری‌های اسيدي اشاره‌شده است و بهبود عملکرد این باتری­ها به کمک فناوری نانو بیان شد.

——————————–

5-مراجع:

1. Linden, D., Ed. Handbook of Batteries, 2nd Ed; McGraw-Hill: New York, 1995; 3rd ed.; McGraw-Hill: New York, 2001
2. https://automationforum.co/working-principle-of-lead-acid-cell
3. https://www.parts-express.com/c-nicd-cell-battery-with-tabs-3000mah–140-194
4. http://global.kawasaki.com/en/energy/solutions/battery_energy/about_gigacell/structure.html
5. Metal–air batteries: from oxygen reduction electrochemistry to cathode catalysts, Key Laboratory of Advanced Energy Materials Chemistry (Ministry of Education), Chemistry College, Nankai University,, Chemical Society Reviews, issue 6,2012.
6. M. Tarascon and M. Armand, “Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries,” Nature, vol. 414, pp. 359-367, 2001.
7. https://www.vectorstock.com/royalty-free-vector/li-ion-battery-diagram-vector-16286345
8. ماهنامه دنیای مخابرات و ارتباطات،، شماره 99، باتری­های قابل شارژ، شروین هادی نژاد، آذر 1391.
9. M. Tarascon and M. Armand, “Issues and challenges facing rechargeable lithium batteries,« Nature, vol. 414, pp. 359-367, 2001.
10. Ghanbari, Kh., Mousavi, M. F., Shamsipur, M., “Preparation of polyaniline nanofibers and their use as a cathode of aqueous rechargeable batteries” Electrochim. Acta, 52,1514-22,2006.
11. Preparation of polyaniline nanofibers and their use as a cathode of aqueous rechargeable batteries, دومین همایش دانشجویی فناوری نانو، 1386
12. Zhang SS, Foster D, Read J (2010) Discharge characteristic of a non-aqueous electrolyte Li/O2 battery. J Power Sources 195(4): 1235–1240.
13. Xiao J, Mei D, Li X, Xu W, Wang D, Graff GL, Bennett WD, Nie Z, Saraf LV, Aksay IA (2011) Hierarchically porous graphene as a lithium–air battery electrode. Nano Lett 11(11): 5071–5078.
14. F Song, X.Wang, B.Wang, B.HU, H.SHU, X.K.Yang, “Preparation and performance of hierarchically porous carbons as oxygen electrodes for lithium oxygen batteries” Trans. Nonferrous Met. Soc. China 23(2013) 3690.
15. Soltanzadeh N, Morsali A. J Coord Chem 2009;62:2869–74.
16. کاظم زاده، سیدمحمد؛ امیر حسنجانی روشن؛ محمدرضا واعظی و اصغر کاظم زاده، ۱۳۹۲، فرآوری نانو پودر اکسید سرب فوق ریز جهت کاربرد در باتری های اسیدی، اولین همایش ملی کاربردهای نانو فناوری در صنعت، معدن، کشاورزی و پزشکی
17. http://nanoproduct.ir/product/3323
18. https://product.statnano.com/product/9384
19. https://product.statnano.com/product/7999
20. https://product.statnano.com/product/5372
21. https://product.statnano.com/product/4925

—————————–

[1] Plante

[2] UPS

[3] Sealed Lead Acid Battey

[4] Gelcell

[5] Valve Regulated Lead Acid Battery

[6] Nickel-Cadmium

[7] Nickel-Metal Hydride

[8] Porosity

^[9] International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)

^[10] Microporous

^[11] Mesoporous

^[12] Macroporous

^[13] Permeability

^[14] Ion Exchanger

^[15] Separator

 

—————————————————

تهیه کنندگان

•  گروه صنعتی کاربردهای فناوری نانو در صنعت برق و انرژی

بخش ترویج صنعتی فناوری های نانو و میکرو

 ====================================================================================

(توجه: جهت دسترسی به گزارش نهایی محصولات و شرکتهای دارای گواهی نانومقیاس ستاد توسعه فناوریهای نانو و میکرو به «کتب مرجع محصولات و تجهیزات نانو و صنعت» به نشانی (INDnano.ir/category/book) مراجعه کنید)

همچنین برای دسترسی به فایل PDF کلیه گزارشات، به بخش گزارش های صنعتی پایگاه اینترنتی رسانه تخصصی نانو و صنعت (www.INDnano.ir/category/report) مراجعه نمایید.

 ====================================================================================