Lítium-iónové batérie sa stávajú "menšími" a výkon sekundárnych batérií sa výrazne zlepší
V posledných rokoch sa elektronické produkty, ako sú mobilné telefóny a notebooky, vyvíjajú tak, aby boli ľahšie a tenšie. Medzi nimi zostáva životnosť batérie sekundárnej (nabíjateľnej) batérie rovnaká alebo menšia, ale životnosť batérie sa neustále zlepšuje. Okrem toho, v ére nových energetických vozidiel je problém, ktorý je potrebné vyriešiť, aj to, ako mať dlhší dojazd elektrickej energie v obmedzenom priestore karosérie. S cieľom uľahčiť ďalšiu generáciu lítiových batérií vedecký tím univerzity Tianjin vyvinul "metódu šablóny síry".
V reakcii na rastúci dopyt vedci pracujú na zlepšení výkonu sekundárnych batérií. Zistili, že nanotechnológia môže spôsobiť, že batérie sú "ľahšie" a "rýchlejšie", ale kvôli nižšej hustote nanomateriálov sa "menšie" stalo ťažkým problémom pre výskumníkov v oblasti skladovania energie.
Nedávno profesor Yang Quanhong zo Školy chemického inžinierstva na univerzite v Tchien-ťin a jeho výskumný tím navrhli "metódu šablóny síry". Nakoniec dokončili "šité na mieru" grafénovej zapuzdrenie aktívnych častíc navrhovaním anódových materiálov pre lítium-iónové batérie s vysokou objemovou energetickou hustotou. Umožňuje, aby lítium-iónové batérie boli "menšie".
V štúdii materiálnych vlastností vedci zistili, že hoci lítium-iónové batérie už majú vysokú energetickú hustotu, očakáva sa, že ne-uhlíkové materiály, ako je cín a kremík, nahradia súčasný komerčný grafit a výrazne zlepšia hustotu hmoty energie lítium-iónových batérií. Problém s rozšírením objemu týchto dvoch materiálov však obmedzuje ich aplikáciu a vývoj.
Preto výskumníci vyriešili tento problém pomocou štruktúr uhlíkových klietok vyrobených zo zlepšených uhlíkových nanomateriálov. Na základe zostavy rozhrania grafénu vynašli technológiu šablónu síry pre presné prispôsobenie hustých pórovitých uhlíkových klietok.
V procese budovania hustých grafénových sietí pomocou kapilárnych odparovacích techník výskumníci zaviedli síru ako flowable volume šablónu na dokončenie prispôsobenia grafénovo-uhlíkových srsť pre ne-uhlíkové aktívne častice. V experimente moduláciou množstva použitej sírovej šablóny mohli presne kontrolovať trojrozmernú štruktúru grafén-uhlíkovej klietky a dosiahnuť "fit" povlak nefosírových aktívnych častíc, čím účinne tlmia obrovské množstvo ne-uhlíkových aktívnych častíc spôsobených interkaláciou lítia. Vďaka rozšíreniu objemu vykazuje vynikajúci objemový výkon ako negatívna elektróda pre lítium-iónové batérie.
Prostredníctvom tohto výskumu výskumný tím profesora Yang Quanhonga úspešne vyriešil problém úzkych miest s vysokou hustotou a pórovitosťou uhlíkových materiálov a získal pórovité uhlíkové materiály s vysokou hustotou.
Stojí za to zdôrazniť, že táto "na mieru šitá" dizajnová myšlienka štruktúry uhlíkových klietok na základe grafénovej montáže môže byť rozšírená na všeobecnú stratégiu konštrukcie pre vysokoenergetické lítium-iónové batérie novej generácie a elektródové materiály, ako sú lítium-sírové batérie a lítium-vzduchové batérie. Očakáva sa, že batéria na ukladanie energie dosiahne "malý objem" a "vysokú kapacitu", čo výrazne zodpovedá potrebám prenosnosti používateľov.
