Nyheter

Forskere lager grafeninfusert neste generasjons batterikomponent

Forskere lager grafeninfusert neste generasjons batterikomponent


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Et team av forskere fra Brown University har oppdaget en måte å bruke grafen til å doble seigheten til et keramisk materiale som brukes til å lage solid-state litiumionbatterier.

Metoden har potensial til å bringe fordelene med solid state-batterier, som erstatter flytende elektrolytter i nåværende batterier, til massemarkedet.

RELATERT: GRAFENE SKJER SNART SKJERMMETALRØR FRA ETSENDE BAKTERIER

Solid-state litium-ion-batterier

De siste ukene har vi sett nyheter om natriumionbatterier og et nytt kvantefasebatteri for kvanteberegning. Nå gir en ny strategi for å skape sikrere og tøffere solid-state litiumionbatterier en annen innovasjon i den raskt voksende verdenen av elektroniske enheter, kjøretøyer og batterikomponenter.

"Det er stor interesse for å erstatte flytende elektrolytter i nåværende batterier med keramiske materialer fordi de er tryggere og kan gi høyere energitetthet," forklarte Christos Athanasiou, en postdoktor i Brown's School of Engineering og hovedforfatter av forskningen, i en presse. utgivelse.

"Så langt har forskning på faste elektrolytter fokusert på å optimalisere deres kjemiske egenskaper. Med dette arbeidet fokuserer vi på de mekaniske egenskapene, i håp om å gjøre dem tryggere og mer praktiske for utbredt bruk."

Problemet med flytende elektrolytter

Et batteris elektrolytt er barrieren mellom et batteris katode og anode som litiumioner strømmer gjennom under lading eller utlading. Selv om flytende elektrolytter fungerer ganske bra og finnes i de fleste batterier i dag, utgjør de noen problemer.

Ved høye strømmer kan det dannes små filamenter av litiummetall inne i elektrolyttene, noe som får batteriene til å kortslutte. Det faktum at flytende elektrolytter er svært brannfarlige, gjør dem også farlige, da kortslutning kan føre til brann.

En av de viktigste fordelene med solide keramiske elektrolytter er at de ikke er brennbare. De kan også forhindre dannelse av litiumfilamenter, slik at batterier kan fungere ved høyere strøm.

Jobber med keramikk

For å prøve å overvinne utfordringen med å jobbe med keramikk, som er veldig sprø og kan sprekke under produksjonsprosessen, ønsket forskerne å se om infusjon av en keramikk med grafen - et supersterkt karbonbasert nanomateriale - ville øke seigheten. av materialet samtidig som de elektroniske egenskapene som trengs for elektrolyttfunksjonen, opprettholdes.

For dette formål jobbet Athanasiou med Brown ingeniørprofessorer Brian Sheldon og Nitin Padture, som har mange års erfaring med å bruke nanomaterialer til å herde keramikk for bruk i luftfartsindustrien.

"Du vil at elektrolytten skal lede ioner, ikke elektrisitet," sa Padture. "Grafen er en god elektrisk leder, så folk kan tro at vi skyter oss i foten ved å sette en leder i elektrolytten vår. Men hvis vi holder konsentrasjonen lav nok, kan vi holde grafen i å lede, og vi får fremdeles strukturell fordel. "

Mer enn dobbelt seighet

Eksperimenter viste at grafen ikke forstyrret de elektriske egenskapene til materialet, og at kompositten hadde en mer enn to ganger økning i seighet sammenlignet med keramikken alene.

Samlet sett er resultatene av studien, som ble publisert i tidsskriftet Saken, viser at nanokompositter kan gi et middel for å lage tryggere faste elektrolytter med mekaniske egenskaper som kan brukes i hverdagsapparater og apparater.

I fremtiden vil gruppen teste nanomaterialer, annet enn grafen, og forskjellige typer keramisk elektrolytt.

"Så vidt vi vet er dette den tøffeste faste elektrolytten som noen har laget til dags dato," sa Sheldon. "Jeg tror det vi har vist er at det er mye løfte om å bruke disse komposittene i batteriprogrammer."


Se videoen: The internet of things. Jordan Duffy. TEDxSouthBank (Kan 2022).