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

Objeven vzácný supravodič – může být rozhodující pro budoucnost kvantové práce na počítači

Výzkum vedený Kentem a laboratoří STFC Rutherford Appleton Laboratory vedl k objevu nového vzácného topologického supravodiče LaPt3P. Tento objev může mít velký význam pro...

Mimořádný příklad toho, jak voda a led mohou formovat zemi

29. května 2021 Jedna z největších delt na světě je pozoruhodným příkladem toho, jak voda a led mohou formovat pevninu. Delta Yukon-Kuskokswim je jednou z největších...

Prehistorický typ člověka, který byl dříve vědě neznámý

Statická lebka, dolní čelist a temenní pravopis. Fotografický kredit: Tel Avivská univerzita Dramatický objev během izraelských vykopávek Objev nové homo skupiny v této oblasti, která...

Jak vznikla supermasivní černá díra

Výzkum vedený Kalifornskou univerzitou, Riverside poukázal na semeno černé díry vytvořené zhroucením halo temné hmoty. Supermasivní černé díry neboli SMBH jsou černé díry s hmotností...

MIT dosahuje významného pokroku směrem k plné implementaci kvantového výpočtu

Nastavitelná spojka může zapnout a vypnout interakci qubit-qubit. Nežádoucí, zbytkové (ZZ) interakce mezi dvěma qubity jsou eliminovány použitím vyšších úrovní energie v konektoru....

Newsletter

Subscribe to stay updated.