چالش‌پذیری فرضیات درباره باتری‌های روی-منگنز در دانشگاه تهران

به گزارش انرژی خبر؛ به گزارش روز دوشنبه گروه علمی از ستاد ویژه توسعه فناوری نانو، پژوهشگران دانشگاه تهران در یک مطالعه تازه، یکی از فرضیات کلیدی درباره عملکرد باتری‌های آبی روی-دی‌اکسید منگنز را به چالش کشیدند. سال‌ها تصور می‌شد که یون‌های +Zn² هنگام شارژ و تخلیه این باتری‌ها به ساختار کاتد وارد و از آن خارج می‌شوند، اما نتایج جدید نشان می‌دهد که این فرضیه نیاز به بازنگری دارد.

پژوهشگران با استفاده از یک روش آزمایشی ساده، نشان دادند که ورود یون‌های +Zn² به کاتد به شدت محدود شده و این موضوع تأثیر عمده‌ای بر ظرفیت باتری ندارد. در شرایطی که ورود یون روی به نزدیکی کاتد عملاً مسدود شده بود، ظرفیت باتری تنها کمتر از ۱۰ درصد با حالت عادی تفاوت داشت. این مشاهده به این معناست که نقش میان‌نشینی Zn²+ در ساختار کاتد احتمالا کمتر از آن چیزی است که قبلاً تصور می‌شد.

این یافته‌ها اهمیت زیادی در حوزه فناوری‌های ذخیره انرژی دارند، زیرا درک دقیق سازوکار واکنش‌های الکتروشیمیایی می‌تواند به بهبود عملکرد باتری‌ها کمک کند. باتری‌های آبی روی-دی‌اکسید منگنز به دلیل ویژگی‌هایی همچون ایمنی بالا و سازگاری بیشتر با محیط زیست، در سال‌های اخیر توجه پژوهشگران را جلب کرده‌اند.

اما برای تجاری‌سازی این فناوری، درک دقیق سازوکارهای واکنش در این باتری‌ها ضروری است. پژوهشگران دانشگاه تهران با طراحی یک آزمایش کنترل‌شده، توانستند به جای تکیه بر روش‌های متداول، به طور مستقیم نقش یون +Zn² را بررسی کنند.

نتایج نشان داد که باتری می‌تواند ظرفیت خود را حتی بدون حضور Zn²+ در نزدیکی کاتد حفظ کند. این یافته‌ها به پژوهشگران کمک می‌کند تا مسیرهای جدیدی برای تحقیق در مورد این باتری‌ها پیدا کنند و به درک بهتری از فرآیندهای ذخیره و آزادسازی انرژی منجر شود.

نتایج این پژوهش در مقاله‌ای به نام "Novel insights into aqueous Zn–MnO₂ batteries: a simple and robust approach to refute the Zn²+ intercalation mechanism" منتشر شده است.