Roman Tədqiqatları Silikonun Batareyalarda istifadəsini genişləndirir

Günümüzün lityum-ion batareyaları, batareyanın qrafit anotunu silikondan olanı ilə əvəz edən tədqiqatçılar tərəfindən edilən inkişaflar sayəsində olduqca səmərəlidir. İndi İrlandiyadakı Drexel Universiteti və Trinity Kollecindən yeni işlər, silikon anotları MXene adlı bir materialla möhkəmləndirərək bu səmərəliliyi artırmağa çalışır.

"Silikon anodların Li-ion batareyalarındakı qrafit anotların yığılmış enerji miqdarına böyük təsir göstərməsi ilə proqnozlaşdırılır" dedi Drexel Mühendislik Kollecinin doktoru və A.J.-nin direktoru Yuri Gogotsi. Drexel Nanomateriallar İnstitutu, Materialşünaslıq və Mühəndislik Bölməsində araşdırmanın həmmüəllifidir.

"MXene materiallarını silikon anotlara əlavə edərək onları batareyalarda istifadə etmək üçün kifayət qədər sabitləşdirə biləcəyini kəşf etdik."

Batareyalar elektrodlarda, katotda və anotda yük tutaraq işləyir. Bu yüklər, ionlar anoddan katoda gedərkən və ionlar anota qayıtdıqda batareyanın doldurulması zamanı cihazlarımıza çatdırılır.

Silikon anotlar dörd litiyaya qədər ion qəbul edə bilər, qrafit anodlarda isə altı karbon atomu yalnız bir litium alır. Li-ion anodunda əsas material olaraq qrafitin silisiumla əvəzlənməsi onun effektivliyini artıracaq, ancaq bir problem var. Silikon qırılma nöqtəsinə qədər dolduqca genişlənir.

MXene həlli

Bu məsələni atlamaq üçün tədqiqatçılar silikon tozunu MXene həllinə qarışdırmaq üçün yeni bir metod hazırladılar. Nəticə hibrid silikon-MXene anoddur.

"MXenes, silikonun batareyalardakı potensialına çatmasına kömək etmək üçün açardır" dedi Gogotsi.

"MXenes iki ölçülü material olduğundan anoddakı ionlar üçün daha çox yer var və içəridə daha sürətli hərəkət edə bilərlər - beləliklə elektrodun həm tutumunu, həm də keçiriciliyini yaxşılaşdırırlar. Həm də əla mexaniki gücə malikdirlər, buna görə də silikon- MXene anodları da 450 mikron qalınlığa qədər olduqca davamlıdır. "

MXenes, MAX fazı adlanan kimyəvi aşınmış təbəqəli keramika materialından ibarətdir. Tədqiqatçılar bu günə qədər 30-dan çox MXene növü istehsal etmişlər.

Tədqiqatçılar qrupu silikon-MXene anotlarını hazırlamaq üçün onlardan ikisini istifadə etdi və bütün anod nümunələrinin ənənəvi qrafit və ya silikon-karbon anodlarından daha yüksək lityum-ion tutumu göstərdiyini aşkar etdi. 100-1000 qat daha təsirli bir daha yüksək keçiriciliyi bildirdilər.

"MXene nanosheets şəbəkəsi davamlı olaraq həcm dəyişikliyini təmin etmək üçün kifayət qədər elektrik keçiriciliyi və boş yer təmin etməklə yanaşı, Si-nin mexaniki qeyri-sabitliyini də yaxşı həll edir" yazırlar.

"Buna görə də, burada nümayiş olunan viskoz MXene mürəkkəbi və yüksək tutumlu Si-nin birləşməsi, müstəsna performansla inkişaf etmiş nanostrukturların qurulması üçün güclü bir texnika təklif edir."

Tədqiqatçılar MXene anodlarının mühəndisliyinin asanlıqla kütləvi istehsala imkan verdiyini də qeyd etdilər. Tədqiqat nəşr olunurTəbiət Rabitəsi.

Videoya baxın: How to open any laptop battery without destroying it. Disassembly HP laptop battery pack. (Iyul 2022).