Натрий-ионные батареи могут стать лучше благодаря графену и лазерам

Вы много слышали о недостатках литиево-ионных батарей, в основном связанных с медленными темпами увеличения мощности. Однако они также довольно дороги из-за необходимого лития для катодов. Натрий-ионные аккумуляторы показали некоторые перспективы в качестве гораздо более дешевой альтернативы, но производительность не была сопоставимой. С помощью лазеров и графена исследователи, возможно, разработали новый тип натриево-ионного аккумулятора, который работает лучше и может снизить стоимость технологии батареи на порядок.

Исследование исходит от Университета науки и технологий короля Абдуллы (KAUST) в Саудовской Аравии. Большая часть воды в стране поступает из опреснения, поэтому остается много избытка натрия. Во всем мире натрий примерно в 30 раз дешевле лития, поэтому было бы неплохо, если бы мы могли использовать его как аккумуляторный катод. Проблема заключается в том, что стандартные графитовые аноды не удерживаются на ионах натрия, а также литий.

Команда KAUST рассмотрела способ создания материала, называемого твердым углеродом, для повышения эффективности натрия-ионов. Для получения твердого углерода обычно требуется сложный многоступенчатый процесс, который включает нагрев образцов до более 1800 градусов по Фаренгейту (1000 градусов Цельсия). Это эффективно устраняет экономическое преимущество использования натрия в батареях. Команде KAUST удалось создать что-то вроде твердого углерода с относительной легкостью, используя графен и лазеры.

Все начинается с куска медной фольги. Группа применила полимерный слой, состоящий из полимочевины мочевины. Исследователи взорвали этот материал с помощью высокоинтенсивного лазера для создания графена с помощью процесса, называемого карбонизацией. Однако регулярного графена недостаточно. В то время как лазерный обжиг, в реакционную камеру добавляли азот. Азотные атомы в конечном итоге интегрируются в материал, заменяя некоторые атомы углерода. В конце, материал составляет около 13 процентов азота с остатком углерода.

Изготовление анодов из этого материала «3D graphene» дает несколько преимуществ. Во-первых, он очень проводящий. Чем больше атомный интервал, тем лучше для захвата ионов натрия в натриево-ионной батарее. Наконец, медная основа может использоваться как токоприемник в батарее, экономя дополнительные этапы изготовления.

Исследователи протестировали натрий-ионный аккумулятор с 3D-графеновыми анодами, обнаружив, что система превосходит существующие натрий-ионные системы. Это все еще не так сильно, как литий-ион, но эти более дешевые ячейки могут стать популярными для приложений, где высокоэффективная литий-ионная технология не нужна. Ваш телефон будет работать на литиевых батареях немного дольше.

Читать далее

Графен может радикально улучшить жесткие диски, если бы мы могли сделать только вещи

Исследователи обнаружили, что графен может быть феноменальным для жестких дисков, но нам придется решить множество проблем с материалом, прежде чем это может произойти.

Новый метод выращивания графена мог бы наконец-то построить что-то с ним

Новое новшество в производстве графена может помочь ученым изучить объем в объеме для долгосрочной коммерциализации. Может быть. На данный момент это немного сложно сказать.

Наиболее коммерчески доступный графен на самом деле является карандашом

Теперь мы знаем, почему исследования графена, возможно, так много проблем за последние несколько лет - большая часть графена, который вы можете купить, вовсе не является графеном.

Витой графен демонстрирует ранее теоретическое магнитное состояние с большим потенциалом

«Чудесный материал», известный как графен, продолжает неожиданно доказывать свои достоинства, поскольку ученые и инженеры экспериментируют с новыми приложениями. В результате случайного открытия в Стэнфордском университете графен проявил магнитные свойства, которые ранее считались теоретическими.