بزرگنمايي:

راه ترقی - ایسنا / باتری ‌های لیتیوم-یون می‌توانند انرژی دستگاه‌های بسیاری را از تلفن‌ها گرفته تا خودروهای الکتریکی تامین کنند اما ایمنی یک نگرانی اصلی درباره آنهاست. این باتری‌ها کارآمد و بادوام هستند اما آسیب دیدن آنها می‌تواند خطرناک باشد.
به نقل از آی‌ای، ظهور هر چه بیشتر وسایل نقلیه الکتریکی، رسیدگی به این مشکل را ضروری‌تر کرده است. بیش از 20 مورد آتش‌سوزی یا انفجار خودروهای برقی با آسیب‌دیدگی باتری‌های لیتیوم-یون مرتبط بوده‌اند.
پژوهشگران «دانشگاه لیورپول»(UOL) در پروژه جدید خود، حسگر جدیدی را معرفی کرده‌اند که می‌تواند به جلوگیری از آسیب‌دیدگی خطرناک باتری‌های لیتیوم-یون کمک کند. همان طور که استفاده از باتری‌های لیتیوم-یون در تلفن‌های هوشمند، لپ‌تاپ‌ها، وسایل نقلیه الکتریکی و حتی اپلیکیشن‌های نظامی رایج‌تر می‌شود، خطرات ایمنی آنها نیز افزایش می‌یابد. اگرچه این باتری‌ها از چگالی انرژی و طول عمر بالا برخوردار هستند اما خطرات قابل توجهی نیز دارند.
گرم شدن بیش از حد یا آسیب رسیدن به سلول‌های باتری می‌تواند بخارهای فرار را آزاد کند که ممکن است به آتش‌سوزی یا انفجار باتری منجر شوند. این مشکلات، ابداع حسگرهای گاز را که بسیار حساس، انتخابی و کم‌هزینه و هستند و ادغام آسان و بهره‌وری انرژی را به همراه دارند، ضروری می‌سازد.
«لیانگدان ژائو»(Liangdan Zhao) از پژوهشگران این پروژه توضیح داد که پژوهش آنها به دلیل نیاز فوری به باتری‌های ایمن‌تر انجام شده است. هدف پژوهش آنها از فعال کردن توانایی تشخیص زودهنگام نشت الکترولیت، بهبود سیستم‌های مدیریت باتری، جلوگیری از آسیب‌دیدگی و افزایش قابلیت اطمینان باتری‌های لیتیوم-یون است.
مقادیر کمی از بخار اتیلن کربنات که مولفه کلیدی الکترولیت باتری است، توسط حسگر جدید شناسایی می‌شود. بدین ترتیب، حسگر می‌تواند آسیب‌دیدگی‌های احتمالی را پیش از تبدیل شدن به مشکلات اصلی شناسایی کند.
محققان این حسگر گازی بسیار حساس و مقرون‌به‌صرفه را با استفاده از «چارچوب‌های آلی کووالانسی»(COFs) توسعه دادند که ساختارهای مولکولی مهندسی‌شده برای تشخیص انتخابی گازهای خاص هستند. این اولین بار است که یک حسگر مبتنی بر چارچوب‌های آلی کووالانسی به صورت محاسباتی برای تشخیص اتیلن کربنات طراحی می‌شود.
پژوهشگران پس از بررسی صدها ماده با استفاده از روش‌های محاسباتی، «COF-QA-4» را به عنوان بهترین گزینه شناسایی کردند. این ماده بسیار حساس، گاز مضر اتیلن کربنات را هدف قرار می‌دهد و بخارات دیگر را نادیده می‌گیرد.
این حسگر می‌تواند نشت را مدت‌ها پیش از ایجاد خطر تشخیص دهد. در بررسی‌های آزمایشگاهی، این حسگر یک عملکرد استثنایی را نشان داد و توانست بخار اتیلن کربنات را در غلظت 1.15 قسمت در میلیون تشخیص دهد.
به گفته پژوهشگران، تأثیر بالقوه این حسگر فراتر از وسایل نقلیه الکتریکی است زیرا می‌توان آن را در سیستم‌های مدیریت باتری برای دستگاه‌های هوشمند خانگی و سیستم‌های ایمنی صنعتی ادغام کرد تا هشدارهای فوری را برای نشت گاز خطرناک ارائه دهد و به عنوان یک سیستم هشدار اولیه برای جلوگیری از حوادث فاجعه‌بار عمل ‌کند.