Nieuw, op koolstof gebaseerd batterijmateriaal verhoogt de veiligheid, levensduur en kracht

Tohoku-universiteit, Sendai, Japan

Structuur van gelaagde MG4C60. A. XRD-patronen van ongerepte C60- en MG4C60-poeders met een gesimuleerd resultaat voor MG4C60. B. SEM-afbeelding van MG4C60-poeder met een schaalbalk van 5 µm. C. IFFT TEM-afbeelding (schaalbalk van 1 nm) van MG4C 60 met structurele illustratie in bruin. D. C K-edge XAS-spectra van ongerepte C 60 en MG4C60. Structuurillustratie van gelaagde MG4C 60 waargenomen vanaf b.v. b-as en f. een as. (Afbeelding:©Shijian Wang et al.)

Dit onderzoek demonstreert een nieuwe manier om op koolstof gebaseerde batterijmaterialen veel veiliger, duurzamer en krachtiger te maken door de manier waarop fullereenmoleculen met elkaar verbonden zijn fundamenteel opnieuw te ontwerpen. De huidige lithium-ionbatterijen zijn voornamelijk afhankelijk van grafiet, wat de snellaadsnelheid beperkt en veiligheidsrisico's met zich meebrengt als gevolg van lithiumbeplating. Deze onderzoeksresultaten betekenen vooruitgang in de richting van veiligere elektrische voertuigen, duurzamere consumentenelektronica en betrouwbaardere opslag van hernieuwbare energie.

Fullereen is een uniek molecuul dat zich goed leent voor veel potentiële toepassingen, maar de slechte stabiliteit is een probleem dat het gebruik ervan in batterijen belemmert. Een team van onderzoekers aan de Tohoku Universiteit heeft een covalent overbrugd fullereenraamwerk gecreëerd (Mg 4 C 60 ) waaruit blijkt dat koolstof lithium op een geheel andere en veel stabielere manier kan opslaan, waardoor structurele instorting wordt vermeden en het verlies van actief materiaal wordt voorkomen dat fullereenanodes lange tijd heeft belemmerd. Deze doorbraak biedt een blauwdruk voor het ontwerpen van batterijmaterialen van de volgende generatie die veiliger snel opladen, een hogere energiedichtheid en een langere levensduur ondersteunen.

“Onze volgende stappen zijn het uitbreiden van deze covalente overbruggingsstrategie naar een breder scala aan fullereen- en koolstofframeworks, met als doel een familie van stabiele anodematerialen met hoge capaciteit te creëren die geschikt zijn voor snelladende batterijen”, aldus Distinguished Professor Hao Li van het Advanced Institute for Materials Research (WPI-AIMR).

Bijkomende volgende stappen omvatten het samenwerken met industriële partners om de schaalbaarheid van deze materialen te evalueren en ze in praktische celformaten te integreren. Begrijpen hoe praktische praktische zaken kunnen worden bereikt, is een cruciale stap, een stap die hopelijk zal leiden naar een toekomst van efficiënte, schone energietechnologieën.

Neem voor meer informatie contact op met Hao Li op Dit e-mailadres wordt beschermd tegen spambots. U heeft Javascript nodig om het te kunnen zien..