Voor een langere levensduur batterij: Het duwen van lithium ionenbatterijen aan het volgende prestatieniveau

Hoge uitgebreide energiedichtheid, het cyclusleven en geen geheugeneffect: Zijn de lithium ionenbatterijen de meest wijdverspreide energieopslagapparaten voor mobiele apparaten evenals dragers van hoop voor elektromobiliteit. De onderzoekers zoeken nieuwe types van actief elektrodenmateriaal om de batterijen te duwen bij het volgende niveau van hoge prestaties en duurzaamheid, en hen beter voor grote apparaten bruikbaar te maken. „Nanostructured-materialen van de lithium konden de ionenbatterij een goede oplossing verstrekken,“ zegt Freddy Kleitz van het Ministerie van Anorganische Chemie -- Functionele Materialen van de Universiteit van Wenen, die samen met Claudio Gerbaldi, de leider van de Groep voor Toegepaste Materialen en Elektrochemie bij Politecnico-Di Turijn, Italië, de belangrijkste auteur van de studie is.

2D/3D nanocomposite op een gemengd metaaloxide en graphene, ontwikkeld door de twee wetenschappers en hun teams wordt gebaseerd, verbetert ernstig de elektrochemische prestaties van lithium ionenbatterijen die. „In onze tests, de nieuwe materiaal verstrekte beduidend betere elektrode-specifieke capaciteit met een ongekende omkeerbare het cirkelen stabiliteit meer dan 3.000 omkeerbare last en lossingscycli zelfs bij zeer hoge huidige regimes zegt tot 1.280 milliampères,“ Afdelingshoofd Freddy Kleitz. Lithium de ionenbatterijen van vandaag verliezen hun prestaties na ongeveer 1.000 het laden cycli.

Nieuw recept

Conventionele anoden er bestaan vaak van koolstofmateriaal zoals grafiet. De „metaaloxides hebben een betere batterijcapaciteit dan grafiet, maar zij zijn vrij instable en minder geleidend,“ verklaart Kleitz. De onderzoekers vonden een manier om beste gebruik van de positieve eigenschappen van beide samenstellingen te maken. Zij ontwikkelden een nieuwe familie van elektroden actieve die materialen, op een gemengd metaaloxide en hoogst geleidend en het stabiliseren wordt gebaseerd graphene, tonend superieure kenmerken in vergelijking met die van meeste nanostructures en de samenstellingen van het overgangsmetaaloxide.

Als eerste stap, gebaseerd op een onlangs ontworpen het koken procedure, konden de onderzoekers koper en nikkel homogenously en onder gecontroleerde manier mengen om het gemengde metaal te bereiken. Gebaseerd bij het nanocasting -- een methode om mesoporous materialen te produceren -- zij leidden tot gestructureerde nanoporous gemengde metaaloxidedeeltjes, welke gepast aan hun uitgebreid netwerk van poriën een zeer hoog actief reactiegebied voor de uitwisseling met lithiumion van de elektrolyt van de batterij heeft. De wetenschappers pasten toen een nevel het drogen procedure toe om de gemengde metaaloxidedeeltjes met dunne graphenelagen strak te verpakken.

Eenvoudig en efficiënt ontwerp

Het gebruik van lithium ionenbatterijen voor wordt e-mobiliteit beschouwd van een milieustandpunt als problematisch, b.v. gepast aan hun ruwe materieel-intensieve productie. De kleine batterijen die zoveel mogelijk energie kunnen zo lang mogelijk opslaan, duren en niet te kostenintensief om zijn te vervaardigen konden hun gebruik in apparaten op grote schaal vooruitgaan. „Vergeleken bij bestaande benaderingen, zijn onze innovatieve techniekstrategie voor nieuwe hoog-uitvoert en langdurig anodemateriaal eenvoudig en efficiënt. Het is een proces op basis van water en daarom milieuvriendelijk en klaar om op industrieel niveau zijn van toepassing geweest, de“ studieauteurs besluiten

van: Science News