There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

Roman, Biologisch Angespornter Anflug an Hochleistungsbatterien

Professor Daniel Morse, Abteilung der Molekularen, Zellulären und EntwicklungsBiologie, University of California, Santa Barbara
Entsprechender Autor: d_morse@lifesci.ucsb.edu

Neue Materialien sind erforderlich, die Leistungsfähigkeit der Energienutzbarmachung, -Transduction, -speichers und -lieferung radikal umzuwandeln, dennoch bleibt die Synthese von hoch entwickelten Zusammensetzungen und von multi-metallischen Halbleitern mit den nanostructures, die für diese Funktionen optimiert werden, kaum erforschtes und sogar weniger wohles esteuertes.

UCSB-Wissenschaftler haben jetzt eine revolutionäre neue, biologisch angespornte Methode für die Synthese von Halbleitern entwickelt, die sie können diesen Bedarf ansprechen glauben. Das Geheimnis der zugrunde liegenden Vorrichtung Enthüllend, durch die lebende Organismen nanostructures vom Glas bei der niedrigen Temperatur machen können (die Skelette von bestimmten Schwämmen bilden), entwickelten sie eine revolutionäre neue Methode für die katalytische Synthese einer großen Auswahl der nanostructured Halbleiter und der Metalle, die bei der niedrigen Temperatur funktioniert, und an den verhältnismäßig niedrigen Kosten.

Anders Als herkömmliche Methoden der Halbleitersynthese, die an der hohen Temperatur funktionieren und teure Fließbänder benötigen, produziert diese neue, biologisch angespornte Methode nanostructured Metalle und Halbleiter, indem sie kinetisch ihr Wachstum durch den Gebrauch der Katalysatoren steuert - gerade da die Wissenschaftler entdeckten, dass Natur tut.

Unter Verwendung dieser neuen niedrigtemperaturmethode entwickelten sie die neuen zusammengesetzten bestehenden nanoparticles des Zinns gleichmäßig zerstreut während der konformen und leitfähigen Grundmasse von Graphitmikroteilchen. Das Ergebnis1 ist eine leistungsstarke Anode für Lithium-Ionen-Batterien mit 30% höherer elektrischer Kapazität (auf einer Gewichtbasis; 50% höhere Kapazität auf einer Volumenbasis) als die aktuell verwendete Handelsanode des Graphits allein und mit felsenfester Stabilität.

Im Gegensatz zu den Bemühungen von Herstellern, die versucht haben, ähnliche Zusammensetzungen zu machen, indem sie mechanisch zusammen das Zinn und den Graphit rieben, wächst das UCSB-Team die Zinn nanoparticles katalytisch, innerhalb der Poren des Graphits und so erzielt eine vertrautere Heirat der zwei Materialien, beim Beibehalten der wertvollen hohen Kristallinität des Graphits (ein empfindliches Material, schnell zerstört durch das Reiben).

Lithium-Ionen-Batterien - manchmal gekennzeichnet als Li-Ionbatterien, sind ein Baumuster Akku, in dem Lithiumionen von der negativen Elektrode (Kathode) auf die positive Elektrode (Anode) während der Einleitung sich bewegen, und von der Kathode zur Anode, wenn es aufgeladen wird. Lithium-Ionen-Batterien sind in der tragbaren Unterhaltungselektronik wegen ihrer hohen Energie-zugewicht Verhältnisse, Mangel an Speichereffekt geläufig, langsamer Verlust der Ladung, wenn nicht verwendet und kurze Lebensdauer.

„Der große Vorteil dieser neuen Zusammensetzung,“ nach Ansicht Teamleiter Professors Daniel Morse und Dr. Hong-Li Zhang, Entwickler dieser Anode, „von seiner höheren elektrischen Kapazität, ist seine ausgezeichnete Stabilität während der mehrfachen Schleifen der Batterie aufladend und entladend.

„Metalle wie Zinn sind lang wissen, um eine beträchtlich höhere elektrochemische Kapazität als der Graphit und andere Formulare des Kohlenstoffes zu haben heute verwendet in den Handelsbatterien gewesen, aber sie erleiden enorme Reihenentwicklung und Kontraktion mit jeder Schleife des Ein- und Ausgangs der Lithiumionen in das Metall mit jeder Schleife der Aufladung und des Entladens, das Metall schnell veranlassen, elektrische Anschlussfähigkeit aufzulösen und zu verlieren, und folglich Leistung schnell verlieren.

Demgegenüber in der neuen Zusammensetzung, die durch das UCSB-Team gemacht wird, stellen die Zinn nanoparticles ihre höhere elektrische Kapazität zur Verfügung, während der leitfähige und elastische, poröse Graphit eine konforme Grundmasse liefert, die fähig ist, die umfangreichen Änderungen zu puffern und anzupassen, die die umschaltbare Legierung und die de-Legierung von Li in und aus den Zinn nanoparticles heraus begleiten Sie. So weist diese neue Zusammensetzung eine bemerkenswerte Stabilität und eine Pflege der hohen Kapazität durch mehrfache Schleifen der Aufladung und des Entladens, ohne den beträchtlichen Verlust in der Kapazität auf, die gewöhnlich in anderen zusammengesetzten Elektroden gesehen wird.

Kathoden - die anderen wesentlichen Elektroden in den Batterien - gemachte dadurch elektrische Kapazität der Ausstellung 70% höher als anwesende Handelsstufen, auch mit überlegenem cyclability. Das Team an UCSB auch entwickelt ein neues Sicherheitsmaterial, das schnell die Batterie im Falle eines Kurzschlusses abstellt und so die Feuer und die Explosionen verhindert, die fortfahren, Lithium-Ionen-Batterie-Hersteller zu quälen und enorme Rückrufe von zehn Millionen Batterien in der neuen Vergangenheit verursacht.

Des eindeutigen UCSB-Teams, Methode der kinetisch esteuerten Synthese ist die Taste. Die Herkömmlichen Prozesse, die durch Industrie heute können verwendet werden Materialien mit den Eigenschaften einfach, nicht machen, die oben beschrieben werden.


Bezug

1. Zhang, H. - L. und D.E. Morse. 2009. Dampf-Diffusion Katalyse und carbothermal Reduzierungsertraghochleistung Sn@C-Anodenin-situmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien. J. Mater. Chem. (in der Druckerei).

Copyright AZoNano.com, Professor Daniel Morse (Universität von Calfornia, von Santa Barbara)

Date Added: Oct 1, 2009 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 23:13

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit