Pramonės naujienos

Ličio jonų baterijų dvimačių nanomedžiagų reguliavimas

2022-05-07
Autorius Science China Press


Ličio jonų akumuliatoriai (LIB) yra naudingi energijos kaupimo įrenginiai dėl didesnio specifinio energijos tankio, mažesnio savaiminio išsikrovimo ir mažesnio atminties efekto. Tarp baterijų komponentų elektrodų medžiagos atlieka pagrindinį vaidmenį gerinant elektrochemines savybes. Taigi pažangių elektrodų medžiagų, skirtų didelio našumo LIB, kūrimas yra pagrindinis susijusių tyrimų sričių tikslas.

Dvimatės (2-D) nanomedžiagos, įskaitant grafeną, pereinamojo metalo oksido (TMO) nanosluoksnius, pereinamojo metalo dikalkogenido (TMD) nanoskopus ir kt., yra sudarytos iš vieno ar kelių monosluoksnių atomų (arba vienetinių ląstelių). Jie turi puikių fizinių ir cheminių savybių, priešingai nei jų didžioji dalis. 2-D nanomedžiagų integravimas su energijos kaupimo įrenginiais galėtų įveikti didelius iššūkius, kylančius dėl nuolat augančio pasaulinio energijos poreikio. Deja, tiesioginis šių lakštinių medžiagų naudojimas yra sudėtingas dėl rimtos savaiminio aglomeracijos tendencijos, santykinai mažo laidumo ir akivaizdžių tūrio pokyčių kartojant įkrovimo ir iškrovimo ciklus.

Naujame apžvalginiame dokumente, paskelbtame Nacionalinėje mokslo apžvalgoje, Kvinslando technologijos universiteto ir Volongongo universiteto mokslininkai iš Australijos apibendrino naujausią pažangą strategijų, skirtų 2-D nanomedžiagų ličio saugojimo efektyvumui gerinti. Tikimasi, kad šios manipuliavimo struktūromis ir savybėmis strategijos atitiks pagrindinius iššūkius, susijusius su pažangiomis nanomedžiagomis energijos kaupimo srityse. Bendraautoriai Jun Mei, Yuanwen Zhang, Ting Liao, Ziqi Sun ir Shi Xue Dou nustatė tris pagrindines strategijas: hibridizaciją su laidžiomis medžiagomis, paviršiaus / kraštų funkcionalizavimą ir struktūros optimizavimą.

"Hibridizacijos strategija yra labiausiai paplitusi TMO / TMD pagrindu pagamintiems nanokompozitams, kuriuose kai kurios laidžios nanostruktūros, pvz., nano-anglis, anglies nanovamzdeliai (CNT), grafenas, organiniai polimerai, metalo nanodalelės ir kt., yra įvedami hibridizuotis su TMO/TMD nanosluoksniai, siekiant pagerinti bendrą laidumą ir prisitaikyti prie metalo oksido ar sulfido nanomedžiagų tūrio padidėjimo kartojamo įkrovimo / iškrovimo ciklų metu“, – praneša mokslininkai.

"Antra strategija yra krašto / paviršiaus funkcionalizavimas, kurį galima pasiekti naudojant atomų / jonų priedą arba defektų inžineriją 2-D nanomedžiagų kraštuose arba paviršiuose. Heteroatomų ar jonų implantavimas į 2-D nanomedžiagas padeda moduliuoti elektroninė struktūra, paviršiaus cheminis reaktyvumas arba 2-D nanomedžiagų tarpsluoksnių atstumas ir dar labiau padidina ličio jonų saugojimo talpą“, – rašo jie. "Trečioji struktūros optimizavimo strategija dažnai įgyvendinama kontroliuojant kai kuriuos struktūrinius parametrus gamybos metu, tokius kaip storis, dydis, poros ar paviršiaus morfologija, kurie turi didelį poveikį nuo struktūros priklausomoms savybėms ir elektrocheminėms savybėms bei yra naudingi palengvinant. neišvengiamas savęs perkėlimas ir aktyvesnių svetainių atskleidimas.

Mokslininkai daro išvadą: „Šios veiksmingos 2-D nanomedžiagų ličio saugojimo gerinimo strategijos bus geras atskaitos taškas susijusių medžiagų, chemijos ir nanotechnologijų sričių mokslininkams ir tyrėjams, kurie tikisi sukurti geresnius naujos kartos įkraunamus įrenginius. baterijos“.