Baterie napodobují vícevrstvou geometrii kostí savců pro strukturální stabilitu

Kopírováním vícevrstvé geometrie kostí savců mohou být katody sodíkových iontových baterií strukturálně stabilnější při zachování vysokých kapacit a rychlých rychlostí nabíjení.

Sodium-iontové baterie jsou připraveny nahradit lithium-iontové baterie pro rozsáhlé skladování elektřiny. Nabízejí několik výhod oproti lithium-iontovým bateriím, zejména kvůli velkému množství sodíku.

Je však obtížné vyvinout sodíkové katody, látky, kterými mohou elektrony vstupovat do baterie. Mnoho materiálů od kandidátů je nestabilních nebo nevydrží vysoké napětí.

Vědci z univerzity Sungkunkuan, Brookhaven National Laboratory, University of Austin, Texas, se při hledání řešení obrátili k přírodě. V časopise popisují jejich katodu inspirovanou kostmi savců Recenze aplikované fyziky, Z AIP Publishing.

„Věříme, že příroda poskytuje velmi slibné řešení technických problémů,“ uvedl autor Ho Seok Park. „Takže jsme se pokusili najít ideální architekturu, která by dokázala řešit tato omezení kinetické stability.“

Savčí kosterní struktury se skládají z vnitřní porézní houbovité kosti, která umožňuje, aby kostní dřeň byla udržována a pohybována tuhou, kompaktní kostí, která nabízí mechanickou strukturální integritu pod tlakem.

Savčí kost - katoda NVP

Schematický popis toho, jak se struktura kostí savců promítá do designu katody NVP inspirovaného kostmi. Půjčka Kang Ho Shin, Sul Ki Park, Puritutský okrsek, Yixian Wang, Pengcheng Liu, Song-Min Bak, Min Song Choi, David Mitlin և Ho Seok Park

V návaznosti na tuto designovou architekturu skupina vytvořila porézní systém struktur Na3V2 (PO4) 3, známých také jako NVP, obklopený hustou redukovanou membránou. grafen oxid (rGO): NVP je materiál sodíkové katody, který rychle transportuje sodíkové ionty, ale je strukturálně nestabilní.

Instalace páteře pomáhá zlepšit strukturální integritu systému snížením trvalého poškození způsobeného elektrochemicko-mechanickým namáháním. Kombinace NVP և rGO mezitím vytváří příznivější prostředí pro sodíkové ionty a zvyšuje stabilitu systému. Akumulátor lze nabíjet ultravysokou rychlostí, přičemž po 10 000 cyklech vybití si v závislosti na rychlosti nabíjení udržuje více než 90% své kapacity.

Navzdory těmto slibným technickým pokrokům vědci poznamenávají, že současná práce je pouze důkazem proveditelnosti sodíkové katody inspirované sodíkem. Pro technologické využití systému je třeba provést další práce.

„Předpokládá se, že pro praktičtější použití je vyžadována vysoce kvalitní syntéza vysoce kvalitního NVP inspirovaného kostmi, optimalizace složení NVP inspirovaného kostmi, stejně jako příprava a testování velkoplošných vysokonapěťových elektrod.“ Řekl park.

Odkaz. Kens Ho Shin, Sul Ki Park, Puritut Nakhanivej, Yixian Wang, Pengcheng Liu, Seong-Min Bak, Min Sung oi Choi David, Min Sung Choi Choi Park, 8. prosince 2020 Recenze aplikované fyziky,
DOI: 10.1063 / 5.0020805:

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Vědci navrhují vzorky tekutých krystalů s vlastním pohonem

Nový výzkum ukazuje, že pohyb tekutých krystalů lze použít k nasměrování vývoje autonomních materiálů, které dokáží snímat vstupy, zesilovat signály a dokonce vypočítávat informace....

Činnosti v rizikových kruzích mozku mohou předpovídat změny cen akcií

Podle Společnost pro neurovědy 8. března 2021 Celý mozek potvrzuje, že aktivita v predikovaných oblastech předpovídá směr a skloňování ceny akcií. Nahoře, směr ceny akcií:...

Nenásytná poptávka po konopí vytváří obrovskou uhlíkovou stopu

Emise skleníkových plynů z životního cyklu pěstování konopí modelované v USA po celém světě Uznání: Hailey Summers / Colorado State University Vědci z Colorado State...

Hubble objevil nádhernou hvězdnou školku

po Evropská kosmická agentura / Hubble 8. března 2021 AFGL 5180, školka krásných hvězd v souhvězdí Blíženců (Gemini), byla zachycena Hubbleovým kosmickým dalekohledem. Poděkování: ESA /...

Biologové a matematici z MIT odhalují, jak se vajíčka tak zvětšují

Zasunuté ošetřovatelské buňky ovocných mušek vytlačují jejich obsah do velké vaječné buňky. Uznání: Jasmine Imran Elsus Růst vajec závisí na fyzikálních jevech, které brání...

Newsletter

Subscribe to stay updated.