Adakah elektrod konduktif adalah kunci kepada bateri pengisian cepat?

Cara Membuat Alat Uji Elektrolit Sederhana (Julai 2019).

$config[ads_text] not found
Anonim

Bateri dengan elektrod berdasarkan MXenes menawarkan janji kapasiti penyimpanan yang tinggi dan pengecasan yang sangat pantas

Oleh Gary Elinoff, penyumbang penulis

Masalah yang paling menyusahkan yang dihadapi oleh pengguna bateri boleh dicas semula adalah berapa lama mereka ambil untuk mengenakan bayaran. Ini adalah kesusahan bagi pengguna peranti mudah alih, dan lebih daripada apa-apa faktor lain, itu sebabnya penerimaan perlahan kereta elektrik yang lambat. Satu pasukan di Universiti Drexel, yang diketuai oleh Profesor Yury Gogotsi, telah membangunkan reka bentuk bateri baru yang baru berdasarkan karbida logam peralihan dua dimensi (MXenes) yang "dimensi ketiga" hanya sedikit tebal atom. Bateri dengan elektrod yang dibina dengan MXene menawarkan kemungkinan dapat menyerap muatan penuh dalam beberapa saat dan bukannya dalam jam. Makalah yang memperincikan karya itu pada asalnya diterbitkan dalam jurnal Nature Energy.

Seni bina elektrod berdasarkan MXene menawarkan dua perbezaan penting.

Mula-mula, kerana bateri sedang dicas, ion yang dikenakan elektrik memancarkannya, mencari tempat untuk dipanggil pulang. MXene membuat perjalanan itu lebih pantas dan lebih mudah kerana harta makroporositynya, atau banyak bukaan di mana ion yang dikenakan elektrik lebih cepat dapat berjalan ke "pelabuhan" pada elektrod. Di situlah ia disimpan untuk kegunaan kemudian, apabila bateri akan menyediakan elektrik dan bukannya menerimanya.

Menurut Maria Lukatskaya, penulis pertama Nature Energy, "Arsitektur elektro yang ideal akan menjadi seperti ion yang berpindah ke pelabuhan melalui lorong berbilang lorong, berkelajuan tinggi 'bukannya mengambil jalan lorong tunggal. Reka bentuk elektroda kami yang hebat mencapai matlamat ini, yang membolehkan pengecasan pesat - mengikut pesanan beberapa saat atau kurang. "

Perbezaan kedua ialah dengan MXene, banyak lagi port ini, atau laman redoks, boleh terkandung di dalam kawasan tertentu. Hasilnya adalah bahawa bateri berdasarkan elektrod MXene boleh menyimpan lebih banyak caj untuk saiz dan berat yang diberikan.

Seperti yang diterangkan di Inverse.com, kebanyakan bateri kontemporari menggunakan storan tenaga kimia. MXene, dalam bentuk yang digambarkan di bawah, boleh digambarkan sebagai "keju Swiss mikroskopik, " dengan banyak laman penyimpanan untuk ion. Kemudian, mengikut artikel Inverse, aplikasi hydrogel menyebabkan penciptaan masih lebih banyak laman redoks ini, meningkatkan daya penyimpanan bateri.

Struktur atom MXene. Sumber: Drexel University (diedit).

MXene memungkinkan untuk menggabungkan ciri-ciri pengecas cepat dan pengisi kuasa supercapacitors dengan kapasiti storan bateri unggul. Seperti yang dijelaskan oleh Profesor Gogotsi, "Kertas ini menyangkal dogma yang diterima secara melimpah bahawa penyimpanan cas kimia, yang digunakan dalam bateri dan pseudocapacitors, sentiasa lebih perlahan daripada penyimpanan fizikal yang digunakan dalam kapasitor dua lapisan elektrik, yang juga dikenali sebagai supercapacitors."

Seperti yang disebutkan dalam artikel Inverse, "Elon Musk mengatakan yang terbaik: Teknologi bateri yang sedia ada menghisap." Terdapat banyak permulaan yang palsu dalam teknologi bateri, dan banyak idea baru berubah menjadi tidak dapat dilepaskan, tidak pernah mengeluarkannya dari makmal. Teknologi bateri seolah-olah menjadi hambatan di jalan untuk maju dalam banyak bidang. Jadi kita semua tunggu - dan berharap - bahawa inovasi ini boleh membersihkan jalan.