Роман, Биологически Воодушевлянный Подход к Высокопроизводительный Батареям

Профессор Даниель Morse, Отдел Молекулярной, Клетчатой, и Отработочной Биологии, Университета Штата Калифорнии, Санта-Барбара
Соответствуя автор: d_morse@lifesci.ucsb.edu

Новые материалы необходимы радикальным образом для того чтобы преобразовать эффективности обуздывать, transduction, хранения и поставки энергии, но синтез предварительных смесей и multi-металлических полупроводников при nanostructures оптимизированные для этих функций остает бедно понятым и даже более менее хорошее контролируемой.

Научные работники UCSB теперь начали революционный новый, биологически воодушевлянный метод для синтеза полупроводников они верят могут адресовать эту потребность. Открывающ секрет основного механизма которым живущие организмы могут сделать nanostructures из стекла на низкой температуре (сформировать скелеты некоторых губок), они начали революционный новый метод для каталитического синтеза широкого диапазона nanostructured полупроводников и металлов который работает на низкой температуре, и на относительно низкой цене.

Не Похож На обычные методы синтеза полупроводника которые работают на high-temperature и требуют дорогих сборочных конвейеров, этот новый, биологически воодушевлянный метод производит nanostructured металлы и полупроводники кинетически контролировать их рост через пользу катализаторов - как раз по мере того как научные работники открыли что природа делает.

Используя этот новый низкотемпературный метод, они начали романные составные состоя из nanoparticles олова равномерно разметанные повсеместно в уступчивая и проводная матрица микрочастиц графита. Результат1 высокопроизводительный анод для батарей иона лития с емкостью 30% более высокой электрической (на вес-основе; большая емкость 50% на основание тома) чем в настоящее время используемый коммерчески анод графита самостоятельно, и с рок-твердый стабилностью.

В отличие от усилий изготовлений которые пытали сделать подобные смеси механически молоть олово и графит совместно, команда UCSB растет nanoparticles олова каталитически, внутри пор графита, таким образом достигающ более плотного замужества 2 материалов, пока сохраняющ ценную высокую кристалличность графита (утлого материала, быстро разрушенного путем молоть).

батареи Лити-Иона - иногда называемые батареи Li-Иона, тип перезаряжаемые батареи в который ионы лития двигают от отрицательного электрода (катода) к положительному электроду (аноду) во время разрядки, и от катода к аноду поручано. батареи Лити-Иона общие в портативной бытовой электронике из-за их высоких коэффициентов энерги-к-веса, отсутсвия влияния памяти, медленной потери рабочей смеси когда не в пользе, и короткой продолжительности жизни.

«Большое преимущество этой новой смеси,» согласно Профессору Даниелю Morse руководителя группы, и Др. Hong-Li Zhang, проявителю этого анода, «от своей более высокой электрической емкости, своя превосходная стабилность во время множественных циклов зарядки аккумулятора и discharging.

«Металлы как олово длиной знают для того чтобы иметь значительно более высокую электрохимическую емкость чем графит и другие формы углерода используемые в коммерчески батареях сегодня, но они терпят преогромные расширение и сужение с каждым циклом входа и выхода ионов лития в металл с каждым циклом поручать и discharging, быстро причинять металл дезинтегрировать и потерять электрическое взаимодействие, и таким образом быстро терять силу.

В контрасте, в новой смеси сделанной командой UCSB, nanoparticles олова обеспечивают их более высокую электрическую емкость, пока проводной и жизнерадостный, пористый графит обеспечивает уступчивую матрицу способную для того чтобы амортизировать и приспособить большие изменения тома которые сопроводите реверзибельные сплавлять и de-сплавлять Li в и из nanoparticles олова. Таким Образом, эта новая смесь показывает замечательные стабилность и обслуживание большой емкости через множественные циклы поручать и discharging, без значительно потери в емкости типично увиденной в других спаренных электродах.

Катоды - другие необходимые электроды в батареях - сделанная этим методом емкость экспоната 70% более высоко электрическая чем присутствующие коммерчески уровни, также с главным cyclability. Команда на UCSB также начинает романный материал безопасности который быстро отключит батарею в случае короткого замыкания, таким образом предотвращающ пожары и взрывы которые продолжаются досаждать изготовлениям батареи иона лития, причиняя массивнейшие отозвания десяток миллионов батарей в недавнем прошлом.

Команда UCSB уникально, кинетически контролируемый метод синтеза ключ. Обычные процессы используемые индустрией сегодня просто не могут сделать материалы с свойствами описываемый выше.


Справка

1. Zhang, H. - L. и D.E. Morse. 2009. катализирование Пар-Диффузии и в материалах анода Sn@C высокой эффективности выходов уменьшения situ carbothermal для батарей иона лития. J. Mater. Chem. (в давлении).

Авторское Право AZoNano.com, Профессор Даниель Morse (Университет Calfornia, Санта-Барбара)

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

Last Update: 13. June 2013 23:39

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