Paggamit ng carbon filler upang mapabuti ang mataas na enerhiya na mga baterya ng lithium-ion

Makapal na mga electrode na may solong pader na carbon nanotubes (SWCNT) para sa masusukat na mga sistema ng pag-iimbak ng enerhiya. May-akda: Zhengyu Ju at Guihua Yu

Ang mga kondaktibong carbon filler sa mga baterya ng lithium-ion ay nagbibigay-daan sa iyo upang makakuha ng mataas na lakas na may maibabalik na pag-iimbak ng enerhiya.

Ang mga baterya ng lithium-ion ay isang pangunahing mapagkukunan ng recharge para sa maraming mga portable na aparato pati na rin mga de-koryenteng sasakyan, ngunit ang kanilang paggamit ay limitado dahil hindi sila nagbibigay ng mataas na output ng kuryente habang pinapayagan ang enerhiya na maimbak muli. Ang pag-aaral ay iniulat sa Mga pagsusuri sa Applied Physics, Paglalathala ng AIP, naghahangad na mag-alok ng isang solusyon sa pamamagitan ng pagpapakita kung paano pinapabuti ng pagsasama ng mga conductive filler ang pagganap ng baterya.

Ang pinakamainam na disenyo ng baterya ay may kasamang makapal na mga disenyo ng elektrod. Pinapataas nito ang density ng enerhiya, ngunit ang disenyo ay naghihirap mula sa mahinang transportasyon ng lithium-ion, na isang pangunahing hakbang sa paggana ng mga electrode na ito. Ang iba`t ibang mga pamamaraan ng pagpapabuti ay nasubukan, kabilang ang pagtatayo ng mga patayo na nakahanay na mga channel o ang paglikha ng mga pores ng naaangkop na laki upang mapadali ang pagdadala ng mga ion ng lithium.

Ang isa pang diskarte ay nagsasangkot ng paggamit ng mga carbon filler na nagsasagawa ng kuryente. Sa pag-aaral na ito, tatlong uri ng mga tagapuno ang isinasaalang-alang: single-walled carbon nanotubes (SWCNT), graphene mga nanalista at isang sangkap na kilala bilang Super P, isang uri ng mga maliit na butil ng uling na nabuo sa panahon ng oksihenasyon ng mga precursor ng langis. Ang Super P ay ang pinaka-karaniwang ginagamit na conductive filler sa mga baterya ng lithium-ion.

Ang mga tagapuno ay idinagdag sa isang uri ng materyal na electrode na kilala bilang NCM na naglalaman ng nickel, kobalt at mangganeso. Sinuri ng mga mananaliksik ang nagresultang mga pinaghalong gamit ang pag-scan ng electron microscopy. Napag-alaman na ang mga maliit na butil ng Super P at NCM ay matatagpuan sa point-to-point contact mode.

Gayunpaman, ang mga SWCNT ay nakabalot ng mga maliit na butil ng NCM, na bumubuo ng isang kondaktibong patong. Bilang karagdagan, ang mga network ng magkakaugnay na SWCNTs ay sinusunod sa mga puwang sa pagitan ng mga maliit na butil ng NCM. Ang mga graphene nanoline ay nakabalot din ng mga maliit na butil ng electrode ng NCM, ngunit hindi kasing pantay ng SWCNT.

Ang SWCNT ay kinilala bilang pinakamahusay na conductive filler para sa mga electronics ng NCM.

“Ang nasusukat na kondaktibiti ay tumutugma sa teorya ng paglalagom … Kung ang isang electric conductive filler ay idaragdag sa insulate matrix, isang makabuluhang pagtaas sa conductivity ang magaganap sa sandaling ang unang conductive path sa pamamagitan ng pinaghalong nabuo,” sinabi ni Guihua Yu, isa sa mga may-akda.

Dahil ang pagtagos ay nangangailangan ng isang buong landas sa pamamagitan ng tagapuno, kinakailangan ng sapat na halaga ng conductive filler. Samakatuwid, isinasaalang-alang ng mga mananaliksik ang iba’t ibang halaga ng tagapuno at natagpuan na ang pagsasama ng mga electrode ng NCM na may 0.16% na bigat ng SWCNT ay nagbibigay ng mahusay na kondaktibiti sa kuryente. Ang pagkamit ng parehong mga resulta ay nangangailangan ng isang mas mataas na halaga ng sobrang P at graphene.

Upang pag-aralan ang mga nagresultang mga pinaghalong, ang mga mananaliksik ay gumamit ng maraming mga diskarte sa spectroscopic, kabilang ang spectroscopy ng pagsipsip ng Roman at X-ray.

“Ito ay isang pinagsamang pagsisikap ng Center for Mesoscale Transport Properties, ang Energy Frontier Research Center, na sinusuportahan ng programa ng Basic Energy Science ng Kagawaran ng Enerhiya. Ipinapakita ng aming mga resulta na ang pagsasama ng SWCNT sa NCM electrode ay nagpapadali sa paglipat at pagsingil ng ion. Ito ay hahantong sa mas mataas na paggamit ng electrochemical, lalo na sa mataas na rate ng paglabas, “sinabi ni Yu.

Sanggunian: “Ang pagsisiwalat ng epekto ng dimensionalidad ng mga conductive filler sa makapal na mga electrode ng baterya para sa mga system ng pag-iimbak ng mataas na enerhiya na ipinakita” Zhengyu Ju, Xiao Zhang, Steven T. King, Calvin D. Quilty, Yue Zhu, Kenneth J. Takeuchi, Esther S. Takeuchi, David K .Bock, Lei Wang, Amy K. Marsilock at Gihua Yu, Nobyembre 10, 2020, Mga pagsusuri sa Applied Physics.
DOI: 10.1063 / 5.0024123

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Pagkuha ng Impormasyon sa Kasaysayan ng Neanderthal na Populasyon Gamit ang Sinaunang Nuclear DNA Mula sa Mga Ciment Sediment

Gallery sa lugar ng yungib ng mga estatwa sa hilagang Espanya. Kredito: Javier Trueba - Madrid Scientific Films Ang Mitochondrial DNA ng mga archaic...

Kung Paano Maaaring Lumaki ang Iba Pang Mga Karamdaman na Fungi Sa Maliit na Puwang

Ang isang pangkat na pinangunahan ng Tsukuba University ay natagpuan ang isang makabuluhang pagkakaiba na nagpapaliwanag kung bakit ang ilang mga species ng fungi...

Para sa Mga Tatanggap ng Transplant, Isang Pangatlong Dosis ng Bakuna sa COVID Maaaring Mag-alok ng Mas mahusay na Proteksyon

Ipinakita ng mga mananaliksik sa Johns Hopkins Medicine na tatlong dosis ng bakuna laban sa SARS-CoV-2-ang virus na sanhi ng pagtaas ng antas ng...

Ang mga sigla ng usok na nasa daang siglo na napanatili sa niyebe ay nagbubunyag ng isang maalab na nakaraan – at ang hinaharap...

Inisyu ni Harvard John a. Paulson School of Engineering at Applied Science Hunyo 18, 2021 Ang usok mula sa mga wildfires na gawa ng tao...

Inihanda ng NASA ang “Moonikin” na kumander para sa Artemis 1 lunar na misyon

Sa larawang ito, sinusubukan ng mga inhinyero ang isang pagsubok na panginginig ng boses sa upuan ng Orion at ang Chemini Space Center -...

Newsletter

Subscribe to stay updated.