"Sēra veidnes metodes" palīdzība lijonu baterijām
Pēdējos gados elektroniskie produkti, piemēram, mobilie tālruņi un piezīmjdatori, ir attīstījušies, lai tie būtu vieglāki un plānāki. Starp tiem sekundārā (uzlādējamā) akumulatora darbības laiks paliek nemainīgs vai mazāks, bet akumulatora darbības laiks tiek nepārtraukti uzlabots. Turklāt jaunu enerģijas transportlīdzekļu laikmetā problēma, kas jāatrisina, ir arī tas, kā ierobežotā virsbūves telpā ir garāks elektroenerģijas diapazons ierobežotā ķermeņa telpā. Lai padarītu nākamās paaudzes litija baterijas vieglākas, Tjaņdziņas universitātes zinātniskā komanda izstrādāja "sēra veidnes metodi".
Reaģējot uz pieaugošo pieprasījumu, pētnieki ir strādājuši pie sekundāro bateriju veiktspējas uzlabošanas. Viņi atklāja, ka nanotehnoloģijas var padarīt baterijas "vieglākas" un "ātrākas", bet nanomateriālu mazākā blīvuma dēļ "mazākas" ir kļuvušas par problēmu pētniekiem enerģijas uzglabāšanas jomā.
Nesen profesors Yang Quanhong no Tjaņdziņas Universitātes Ķīmijas inženierijas skolas un viņa pētniecības komanda ierosināja "sēra veidnes metodi". Viņi beidzot pabeidza aktīvo daļiņu grafēna iekapsulēšanas "pielāgoto", izstrādājot anoda materiālus liela tilpuma enerģijas blīvuma litija jonu baterijām. Padariet iespēju padarīt litija jonu baterijas "mazākas".
Izpētot materiālu īpašības, pētnieki ir atklājuši, ka, lai gan litija jonu baterijām jau ir augsts enerģijas blīvums, paredzams, ka ar oglekli nesaistīti materiāli, piemēram, alva un silīcijs, aizstās pašreizējo komerciālo grafītu un ievērojami uzlabos litija jonu bateriju masas enerģijas blīvumu. Tomēr šo divu materiālu apjoma palielināšanas problēma ierobežo to pielietojumu un attīstību.
Tāpēc pētnieki atrisināja šo problēmu, izmantojot oglekļa būru struktūras, kas izgatavotas no uzlabotiem oglekļa nanomateriāliem. Pamatojoties uz grafēna starpkonfesiju montāžu, viņi izgudroja sēra veidņu tehniku precīzi pielāgotiem blīviem porainiem oglekļa būriem.
Veidojot blīvus grafēna tīklus, izmantojot kapilāru iztvaikošanas metodes, pētnieki ieviesa sēru kā plūstamu tilpuma veidni, lai pabeigtu grafēna-oglekļa mēteļu pielāgošanu aktīvām daļiņām, kas nav oglekļa aktīvās daļiņas. Eksperimentā, modulējot izmantotās sēra veidnes daudzumu, viņi varēja precīzi kontrolēt trīsdimensiju grafēna-oglekļa būru struktūru, lai panāktu ar oglekli nesaistītu aktīvo daļiņu "fit" pārklājumu, lai efektīvi buferētu milzīgās aktīvās daļiņas, kas nav saistītas ar oglekli un ko izraisa litija interkalācija. Apjoma palielināšana padara to par lielisku tilpuma veiktspēju kā negatīvu elektrodu litija jonu baterijām.
Ar šo pētījumu profesora Yang Quanhong pētniecības komanda veiksmīgi atrisināja oglekļa materiālu augsta blīvuma un porainības problēmu un ieguva augsta blīvuma porainus oglekļa materiālus.
Ir vērts norādīt, ka šo "īpaši pielāgoto" dizaina ideju par oglekļa būru struktūru, kuras pamatā ir grafēna montāža, var attiecināt arī uz vispārēju būvniecības stratēģiju nākamās paaudzes augstas enerģijas litija jonu baterijām un elektrodu materiāliem, piemēram, litija sēra baterijām un litija gaisa baterijām. Paredzams, ka enerģijas akumulēšanas akumulators sasniegs "mazu tilpumu" un "lielu ietilpību", kas lielā mērā atbilst lietotāju pārnesamības vajadzībām.
