Novela, Aproximación Biológico Inspirada a las Baterías De Alto Rendimiento

Profesor Daniel Morse, Departamento de la Biología Molecular, Celular, y De Desarrollo, Universidad de California, Santa Barbara
Autor Correspondiente: d_morse@lifesci.ucsb.edu

Los Nuevos materiales son necesarios transformar radicalmente las eficiencias del aprovechamiento, de la transducción, del almacenamiento y de la salida de la energía, con todo la síntesis de compuestos avanzados y de semiconductores multi-metálicos con los nanostructures optimizados para estas funciones sigue siendo controlada mal entendido e incluso menos bien.

Los científicos del UCSB ahora han desarrollado un nuevo, biológico inspirado método revolucionario para la síntesis de semiconductores que creen pueden dirigir esta necesidad. Descubriendo el secreto del mecanismo subyacente por el cual los organismos vivos pueden hacer nanostructures del cristal en la baja temperatura (formar los esqueletos de ciertas esponjas), desarrollaron un nuevo método revolucionario para la síntesis catalítica de una amplia gama de semiconductores y de metales nanostructured que operatorio en la baja temperatura, y en el costo relativamente bajo.

A Diferencia de los métodos convencionales de síntesis del semiconductor que operatorio en la temperatura alta y requieren plantas de fabricación costosas, este nuevo, biológico inspirado método produce los metales y los semiconductores nanostructured cinético controlando su incremento con el uso de catalizadores - apenas pues los científicos descubrieron que lo hace la naturaleza.

Usando este nuevo método a baja temperatura, desarrollaron los nanoparticles que consistían en compuestos nuevos del estaño dispersos uniformemente en la matriz obediente y conductora de las micropartículas del grafito. El resultado1 es un ánodo de alto rendimiento para las baterías de ión de litio con una capacidad eléctrica más alta del 30% (sobre una peso-base; una capacidad más alta del 50% sobre una base del volumen) que el ánodo comercial actualmente usado del grafito solamente, y con estabilidad completamente sólida.

En contraste con los esfuerzos de los fabricantes que han tentativa hacer compuestos similares mecánicamente esmerilando el estaño y el grafito juntos, las personas del UCSB crecen los nanoparticles del estaño catalítico, dentro de los poros del grafito, así logrando más matrimonio íntimo de los dos materiales, mientras que conservan la alta cristalinidad valiosa del grafito (un material frágil, destruido rápidamente esmerilando).

Baterías de ión de litio - designadas a veces los Batería li-ion, está un tipo de batería recargable en el cual las iones de litio se mueven desde el electrodo negativo (cátodo) al electrodo positivo (ánodo) durante licenciamiento, y del cátodo al ánodo cuando está cargado. Las Baterías de ión de litio son comunes en los productos electrónicos de consumo portátiles debido a sus altas relaciones de transformación del energía-a-peso, falta del efecto de memoria, baja lenta de la carga cuando son paradas, y vida útil corta.

“La ventaja grande de este nuevo compuesto,” según Profesor Daniel Morse del persona-arranque de cinta, y el Dr. Hong-Li Zhang, revelador de este ánodo, “de su capacidad eléctrica más alta, es su estabilidad excelente durante los ciclos múltiples de la batería que cargan y que descargan.

Los “Metales tales como estaño han estado de largo saben para tener una capacidad electroquímica importante más alta que el grafito y otros formularios del carbón usados en baterías comerciales hoy, pero sufren la extensión y la contracción enormes con cada ciclo del asiento y de la salida de iones de litio en el metal con cada ciclo de cargar y de la descarga, rápidamente de hacer el metal desintegrar y perder conectividad eléctrica, y así rápidamente de perder potencia.

En cambio, en el nuevo compuesto hecho por las personas del UCSB, los nanoparticles del estaño proporcionan a su capacidad eléctrica más alta, mientras que el grafito conductor y resistente, poroso proporciona a una matriz obediente capaz de proteger y de acomodar los cambios de gran capacidad en los cuales acompañe la aleación y la de-aleación reversibles de Li y fuera de los nanoparticles del estaño. Así, este nuevo compuesto exhibe una estabilidad y un mantenimiento notables de la alta capacidad durante ciclos múltiples de cargar y de la descarga, sin la baja importante en la capacidad considerada típicamente en otros electrodos compuestos.

Cátodos - los otros electrodos esenciales en baterías - con este método capacidad más arriba eléctrica hecha de la pieza de convicción el 70% que los actuales niveles comerciales, también con cyclability superior. Las personas en el UCSB también están desarrollando un material nuevo del seguro que apague rápidamente la batería en caso de cortocircuito, así previniendo los fuegos y las explosiones que continúan plagar fabricantes de la batería de ión de litio, causando llamadas masivas de decenas de millares de baterías en el pasado reciente.

Las personas del UCSB únicas, método de la síntesis cinético controlada son el clave. Los procesos Convencionales usados por la industria no pueden hacer hoy simple los materiales con las propiedades descritas arriba.


Referencia

1. Zhang, H. - L. y D.E. Morse. 2009. catálisis de la Vapor-Difusión y materiales carbothermal ines situ del ánodo de Sn@C del alto rendimiento de los rendimientos de la reducción para las baterías de ión de litio. J. Mater. Quím. (en prensa).

Derechos De Autor AZoNano.com, Profesor Daniel Morse (Universidad de Calfornia, de Santa Barbara)

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

Last Update: 13. June 2013 23:42

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