بهبود ایمنی و عملکرد باتری در دستگاه‌ها و سیستم‌های الکترونیکی

به گزارش خبرگزاری مهر، محققان دانشگاه پوردو، ماده پیشرفته با خواص حرارتی ویژه ساخته‌اند که بر پایه کامپوزیت‌های گرافنی است. این فوم زمانی که برای باتری استفاده می‌شود می‌تواند هنگام سرد شدن هوا، گرما را در باتری نگه دارد و در صورت گرم شدن هوا، گرما را از باتری بیرون ببرد.

این ماده نانویی پتانسیل بهبود ایمنی و عملکرد باتری در دستگاه‌ها و سیستم‌های الکترونیکی را داشته و برای این کار مدیریت حرارتی را انجام می‌دهد. زیولین روان از محققان این پروژه می‌گوید: با قوی‌تر شدن باتری‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی، مدیریت گرما به یک مسئله مهم‌تر تبدیل می‌شود. همه ما می‌دانیم که انسان‌ها محدوده دمایی محدودی برای زندگی راحت دارند و به همین دلیل است که در تابستان برای خنک نگه داشتن بدن پیراهن و در زمستان برای گرم نگه ماندن کاپشن می‌پوشیم. به‌طور مشابه، باتری‌ها و دستگاه‌های الکترونیکی محدوده دمایی باریکی برای عملکرد مناسب دارند و حتی از انسان‌ها حساس‌تر هستند.

امی مارکونت گفت: باتری‌ها اگر خیلی داغ باشند ضعیف عمل می‌کنند. با گرم شدن آنها، واکنش‌های شیمیایی رخ می‌دهد که باعث می‌شود حتی سریع‌تر گرم شوند. این واکنش فرار حرارتی نامیده می‌شود و حتی می‌تواند منجر به آتش‌سوزی و انفجار شود. از طرف دیگر، اگر دما خیلی پایین باشد، باتری‌ها دچار آسیب داخلی می‌شوند. این وضعیت منجر به عملکرد ضعیف مانند مسافت رانندگی کوتاه‌تر برای وسایل نقلیه الکتریکی و زمان استفاده کمتر از تلفن همراه می‌شود.

کلیدهای حرارتی معمولی، مشابه کلیدهای الکتریکی که جریان را تعدیل می‌کنند، مسیرهای اتلاف حرارت باتری را تنها با تغییر رسانایی بین حالت‌های روشن و خاموش تنظیم می‌کنند. زیولین روان می‌گوید: این رگولاتورهای حرارتی اختراع شده با تغییر ضخامت مواد داخل رگولاتورها، این فناوری را بهبود می‌بخشند و به باتری‌ها کمک می‌کند تا به طور مداوم با آب و هوا و فصول مختلف سازگار شوند.

مارکونه می‌گوید: بر خلاف افرادی که می‌توانند وقتی هوا سرد است کاپشن بپوشند یا وقتی هوا گرم است تی‌شرت بپوشند، باتری‌ها با فناوری مدیریت حرارتی معمولی همه جا لباس‌های یکسانی می‌پوشند. با استفاده از رگولاتور حرارتی برای تنظیم مسیر بین باتری و محیط، می‌توانیم باتری را در شرایط سرد عایق کنیم و دفع گرما را در شرایط گرم بسیار آسان کنیم.

فوم گرافنی که توسط زیولین روان و مارکونه توسعه یافته، از ذرات نانوسکوپی کربن که در یک الگوی خاص با فضاهای خالی کوچکی از هوا در بین آن‌ها، ساخته شده است. اجزاء این فوم، هنگامی که فشرده نشده باشد، به عنوان یک عایق عمل می‌کند و هوای گرما را در جای خود نگه می دارند. هنگامی که فشرده می‌شود، هوا خارج می‌شود و گرما به سراسر آن منتقل می‌شود. بسته به میزان فشرده شدن فوم، می‌توان میزان انتقال حرارت را دقیقاً تعیین کرد.