ووفقا لمؤلفي العمل، فإن إدخال ذرات الكربون بين طبقات مادة الكاثود سيزيد أيضًا من عمر خدمة البطاريات. تم نشر نتائج العمل في مجلة "إنورغانيك كيميستري".
لقد جذبت بطاريات الليثيوم أيون في الآونة الأخيرة الكثير من الاهتمام نظرًا لكثافة الطاقة/الطاقة العالية وعمر الخدمة الطويل. ومع ذلك، فإن السعر المرتفع والاحتياطيات المحدودة من الليثيوم في القشرة الأرضية يعيقان استخدامها.
وبالنظر إلى أن الأجهزة التي تعمل ببطاريات أيونات الصوديوم، يتزايد كل عام، وأن احتياطيات المعادن التي تحتوي على الليثيوم محدودة وموجودة فقط في بعض البلدان، يتوقع الخبراء نقصًا في هذا النوع من تخزين الشحنات بحلول عام 2025.
وقال الخبراء إن البديل لبطاريات الليثيوم أيون هو بطاريات أيون الصوديوم. وبنفس مبدأ التشغيل، عند استبدال المعدن، من الضروري استبدال مواد الأقطاب الكهربائية الموجودة في البطاريات بالكامل، وذلك بسبب اختلاف أنصاف أقطار أيونات الليثيوم والصوديوم. وبما أنه يجب دمج الأيونات بشكل عكسي في مادة الأنود أثناء التفريغ والشحن، فيجب أن تكون مسافة الطبقة البينية كافية لإقحام أيونات الصوديوم.
على الرغم من أن بطاريات أيون الصوديوم قد بدأت في الظهور في الأسواق، إلا أنها لا تزال في مرحلة التطوير، ويجري حاليًا تنفيذ عدد من الأعمال التي تهدف إلى إيجاد حلول التصميم الأمثل والمواد الجديدة وتحسين تكنولوجيا إنتاجها. وتظهر صعوبات إضافية مع أجهزة تخزين الشحن هذه بسبب انخفاض معدل شحن وتفريغ البطارية، والذي يرتبط أيضًا بالحجم الكبير لكاتيون الصوديوم.
أظهر العلماء من الجامعة أن إدخال ذرات الكربون بين طبقات "Se-Mo-Se" يمكن أن يسرع حركية عمليات تفريغ الشحنة بسبب زيادة المسافة بين طبقات "MoSe2" بسبب الموصلية الكهربائية المحسنة التي أنشأتها طبقات الكربون الأحادية، مما يقلل في الوقت نفسه من تغير الحجم في أثناء عملية التدوير، ما يزيد من استقرار جهاز تخزين الطاقة مع زيادة عدد دورات تفريغ الشحن.
وقال أحد مؤلفي الدراسة، أوليغ تولوتشكو: "يمكن للأجهزة المطورة المعتمدة على أنودات "MoSe2/C" تحقيق كثافة طاقة عالية - أعلى بنحو 1.5 مرة من نظائرها. وهذا مشابه لأداء بطاريات الليثيوم أيون الصناعية".
وشدد على أنه مع خصائص مماثلة، يمكن اعتبار النوع المقترح من البنية المتغايرة "MoSe2/C" ثنائي الأبعاد بمثابة قطب كهربائي يتمتع بإمكانية تطبيق كبيرة لأنودات بطاريات أيونات الصوديوم عالية الأداء.