211service.com
Nanocaurules satricina akumulatorus
Litija jonu akumulators ar pozitīvo elektrodu, kas izgatavots no oglekļa nanocaurulēm, nodrošina 10 reizes vairāk enerģijas nekā parastais akumulators un var uzglabāt piecas reizes vairāk enerģijas nekā parasts ultrakondensators. Nanocauruļu akumulatoru tehnoloģija, ko izstrādājuši MIT pētnieki un licencējusi neizpaužamam akumulatoru uzņēmumam, varētu radīt akumulatorus, kas uzlabo lieljaudas hibrīda transportlīdzekļus un ļauj ātrāk uzlādēt elektroniskos sīkrīkus, tostarp viedtālruņus.
Nano jauda: Poras starp nanocaurulēm šajā transmisijas elektronu mikroskopijas attēlā var uzglabāt litija jonus lieljaudas akumulatorā.
Pētnieki ir mēģinājuši izgatavot litija jonu akumulatoru elektrodus no oglekļa nanocaurulēm, jo to lielais virsmas laukums un augstā vadītspēja sola uzlabot gan enerģijas, gan jaudas blīvumu salīdzinājumā ar parastajām oglekļa formām. Taču darbs ar materiālu ir izrādījies sarežģīts — lielākajai daļai oglekļa nanocauruļu montāžas metožu ir nepieciešams saistviela, kas samazina elektroda vadītspēju un noved pie materiāla kluču veidošanās, samazinot virsmas laukumu. Tomēr MIT grupas izgatavotajiem elektrodiem ir ļoti liels virsmas laukums litija uzglabāšanai un reakcijai ar to. Šis lielais virsmas laukums ir ļoti svarīgs gan elektrodu lielajai uzglabāšanas jaudai, gan arī to lielajai jaudai: tā kā litijs tiek uzglabāts uz virsmas, tas var ātri pārvietoties elektrodā un no tā, tādējādi nodrošinot ātrāku akumulatora uzlādi un izlādi. .
MIT elektrodu veiktspējas atslēga ir montāžas process, kas rada blīvas, savstarpēji savienotas, tomēr porainas oglekļa nanocaurules plēves, neizmantojot nekādas pildvielas. Grupa, ko vada ķīmijas inženierijas profesors Paula Hamonda un mašīnbūves profesors Jans Šao-Horns , veido oglekļa nanocauruļu ūdens šķīdumus, kas apstrādāti tā, lai viena grupa būtu pozitīvi uzlādēta, bet otra negatīvi. Pēc tam tie pārmaiņus iemērc substrātu, piemēram, stikla priekšmetstikliņu, abos šķīdumos, un nanocaurules, ko piesaista atšķirības to lādiņos, ļoti spēcīgi pieķeras viena otrai vienmērīgos, plānos slāņos. Pētnieki iepriekš bija pierādījuši, ka, karsējot un noņemot no pamatnes, šīs blīvās, bet porainās plēves var uzglabāt lielu lādiņu un ātri to atbrīvot, darbojoties kā elektrods ultrakondensatorā.
Tagad MIT grupa ir pielāgojusi šīs metodes, lai izgatavotu akumulatoru elektrodus. Litija jonu akumulatori tiek uzlādēti un izlādēti, kad litija joni pārvietojas no viena elektroda uz otru, vadot vai darbinot ārēju strāvu. Jo vairāk litija var uzglabāt akumulatorā, jo lielāka ir tā kopējā enerģijas uzglabāšanas jauda. Jo ātrāk joni var pārvietoties no viena elektroda uz otru, jo lielāka ir tā jauda. Darbā, kas šonedēļ publicēts žurnālā Dabas nanotehnoloģijas MIT grupa parādīja, ka litija joni akumulatora elektrolītā reaģē ar skābekli saturošām ķīmiskām grupām uz plēves oglekļa nanocauruļu virsmas. Nanocauruļu elektrodu lielās virsmas un porainās struktūras dēļ joniem ir daudz vietu, kur reaģēt, un tie var ātri pārvietoties iekšā un ārā, kas nodrošina nanocaurules akumulatora lielu enerģijas ietilpību un jaudu, saka Šao-Horns.
Šis darbs vēlreiz ir parādījis, ka metožu izstrāde rūpīgai struktūras kontrolei nanomērogā rada būtiskus materiālu veiktspējas uzlabojumus, saka. Nikolass Kotovs , ķīmijas inženierijas profesors Mičiganas Universitātē. Es uzskatu, ka tas ir tikai sākums lielajam litija bateriju uzlabojumam, izmantojot materiālu inženierijas pieeju.
Nākamais solis, saka Hamonds, ir paātrināt lietas. Izmantojot iegremdēšanas metodi, grupa spēj izgatavot salīdzinoši biezas nanocaurules plēves, taču tas aizņem nedēļu. Ja vēlaties izgatavot automašīnas akumulatoru, jums tas ir jāpadara biezāks un lielās vietās, saka Hamonds. Tā vietā, lai iegremdētu substrātu abos nanocauruļu šķīdumos, Hamonda grupa tagad dažu stundu laikā izgatavo elektrodus, pārmaiņus izsmidzinot divu nanocauruļu šķīdumu atšķaidītu miglu. Šīs miglošanas metodes galvenā priekšrocība ir tā, ka tā ir saderīga ar liela laukuma drukāšanas procesiem, kas sola ātrumu un savietojamību ar plašu substrātu klāstu. Piemēram, nanocaurules baterijas var drukāt tieši uz integrētajām shēmām.