novice

Ali so prevodne elektrode ključ za hitro polnjenje baterij?

TEA TAIROVIC FEAT. SABAN SAULIC - OTKAD TEBE ZNAM (IDJPLAY) 4K (December 2018).

Anonim

Baterije z elektrodami na osnovi MXenesa nudijo obljubo o visoki kapaciteti in zelo hitro polnjenju

Avtor Gary Elinoff, prispeval pisatelj

Največji problem, s katerim se soočajo uporabniki baterij za ponovno polnjenje, je, kako dolgo jih potrebujejo za polnjenje. To je neprijetnost za uporabnike mobilnih naprav in bolj kot kateri koli drugi dejavnik, razlog za počasno sprejemanje električnih avtomobilov. Ekipa na Univerzi Drexel, ki jo vodi profesor Yury Gogotsi, je razvila novo novo zasnovo baterij, ki temelji na dvodimenzionalnih karbida prehodnih kovin (MXenes), katerih "tretja dimenzija" je le nekaj atomov debelih. Baterije z elektrodami, zgrajene z MXenom, ponujajo možnost, da v nekaj sekundah absorbirajo polnjenje, ne pa v urah. Članek, ki podrobneje opisuje delo, je bil prvotno objavljen v reviji Nature Energy.

Arhitektura elektrod na osnovi MXene ponuja dve zelo pomembni razliki.

Prvič, ko se polni akumulator, nalijemo električno napolnjene ione, ki iščejo kraj za klic domov. MXene to potovanje naredi hitreje in lažje zaradi svoje lastnosti makroporoznosti ali številnih odprtin, preko katerih lahko električno napolnjeni ion hitreje preide na njegovo "pristanišče" na elektrodi. To je, če je shranjena za kasnejšo uporabo, ko bo baterija zagotavljala električno energijo in ne jo prejela.

Po besedah ​​Maria Lukatskaya, prvega avtorja papirja Nature Energy, "idealna arhitektura elektrode bi bila kot ioni, ki se bodo preselili v pristanišča prek večstopenjskih, hitrih" avtocest ", namesto da bi se pri tem uporabljali enosmerni promet. Naš cilj makroporozne elektrode doseže ta cilj, kar omogoča hitro polnjenje - po nekaj sekundah ali manj. "

Drugo razlikovanje je, da se lahko z MXene veliko več teh vrat ali redoksnih mest nahaja znotraj določenega območja. Rezultat je, da baterija, ki temelji na MXene elektrodah, lahko hrani več napolnjenosti za določeno velikost in težo.

Kot je opisano na Inverse.com, večina sodobnih baterij uporablja kemijsko shranjevanje energije. MXene, v spodaj prikazani obliki, lahko opišemo kot "mikroskopski švicarski sir" z veliko shranjevalnimi mesti za ione. Potem, v skladu s členom Inverse, uporaba hidrogel povzroči nastanek še več teh redoksnih mest, s čimer se poveča zmogljivost akumulatorja.

Atomska struktura MXene. Vir: Univerza Drexel (edited).

MXene omogoča kombiniranje hitrih polnilnih in izpraznitvenih lastnosti supercapacitors z odlično kapaciteto akumulatorjev. Kot je opisal profesor Gogotsi, "ta dokument zavrača splošno sprejeto dogmo, da je kemično polnjenje akumulatorjev, ki se uporablja v baterijah in psevdokapaciturah, vedno precej počasnejše od fizičnega shranjevanja v električnih dvoslojnih kondenzatorjih, znanih tudi kot supercapacitors."

Kot je navedeno v članku Inverse, "je Elon Musk rekel najboljše: obstoječa tehnologija akumulatorja zanima." V akumulatorski tehnologiji je bilo veliko napačnih zagonov, veliko novih idej pa se je izkazalo za neučinkovito, nikoli pa ni bilo iz laboratorija. Zdi se, da je tehnologija akumulatorja ozko grlo na poti do napredka na številnih področjih. Tako vsi čakamo - in upamo -, da lahko ta inovacija počisti pot.