Nanotechnologia

Nanorurki mogą dać światu lepsze baterie

Naukowcy z Rice University mają nadzieję, że dzięki powłokom z nanorurek węglowych, szybko ładujące się baterie litowo-metalowe staną się naturalną alternatywą dla zwykłych baterii litowo-jonowych.

Laboratorium Rice chemika Jamesa Toura zaprezentowało cienkie nanorurki, które skutecznie zatrzymują dendryty, które pochodzą naturalnie z niezabezpieczonych anod litowo-metalowych w bateriach. Z czasem dendryty mogą przebić rdzeń elektrolityczny baterii i dotrzeć do katody, powodując awarię baterii. 

Zmniejszyło to wykorzystanie litu w zastosowaniach komercyjnych i zachęciło naukowców na całym świecie do jego rozwiązania.

Lit ładuje się znacznie szybciej i posiada objętościowo około 10 razy więcej energii niż elektrody litowo-jonowe, które znajdują się w prawie każdym urządzeniu elektronicznym, również w telefonach komórkowych i samochodach elektrycznych.

“Jednym ze sposobów na spowolnienie dendrytów w akumulatorach litowo-jonowych jest ograniczenie szybkości ich ładowania” – powiedział Tour. “Ludzie tego nie lubią. Chcą mieć możliwość szybkiego ładowania akumulatorów”.

Odpowiedź zespołu Rice, opisana szczegółowo w rozdziale “Zaawansowane materiały”, jest prosta, niedroga i bardzo skuteczna w hamowaniu ekspansji dendrytu, powiedział Tour.

“To, co zrobiliśmy, okazuje się być naprawdę łatwe”, powiedział. “Wystarczy pokryć folię litową wielościenną warstwą nanorurek węglowych. Folia z nanorurek z domieszką litu zmienia kolor z czarnego na czerwony, a folia z kolei rozprasza jony litu”.

“Fizyczny kontakt z litem zmniejsza ilość nanorurek, ale równoważy je dodając jony litu” – powiedział doktor habilitowany Rodrigo Salvatierra, współprowadzący prace wraz z absolwentem uniwersytetu Gladys López-Silva. “Jony rozprowadzają się po całej nanorurce”.

Kiedy bateria jest w użyciu, powłoka rozładowuje zmagazynowane jony, a leżąca pod nią anoda litowa napełnia ją ponownie, utrzymując zdolność błony do powstrzymania wzrostu dendrytu.

Powłoka splątanej nanorurki skutecznie tłumiła dendryty w ponad 580 cyklach ładowania/rozładowania baterii testowej z katodą siarczanowo-węglową, którą laboratorium opracowało w poprzednich doświadczeniach. Naukowcy zgłosili, że pełne ogniwa litowo-metalowe zachowały 99,8 procent swojej wydajności, co jest miarą tego, jak dobrze elektrony poruszają się w układzie elektrochemicznym.

Źródło artykułu: https://nano-magazine.com/news/2018/10/26/nanotubes-may-give-the-world-better-batterie

Redaktor: Filip Elgert

Podobne artykuły

Ze względu na swoją wielkość, nanorurki węglowe zostały zbadane pod kątem zdolności do dostarczania immunoterapii. Kształt CNT pozwala na stosunkowo łatwe wejście do komórek, przy jednoczesnym zachowaniu dużego stosunku powierzchni do objętości. Umożliwia to modyfikację zarówno zewnętrznej,...
Podczas gdy nanorurki węglowe (CNTs – carbon nanotubes) przechodzą swój rozkwit w sferze badań pod kątem zastosowań komercyjnych, w wielu ośrodkach badawczych zyskał zainteresowanie kolejny nanorurkowy materiał. Mowa o nanorurkach z azotku boru (BNNTs –...