Натрієво-іонні акумулятори можуть отримати краще завдяки графену та лазерам

Натрієво-іонні акумулятори можуть отримати краще завдяки графену та лазерам

Ви чуєте багато про недоліки літій-іонних акумуляторів, в основному пов'язані з повільним підвищенням потужності. Однак вони також досить дорогі через необхідний літій для катодів. Натрієво-іонні батареї показали певні обіцянки як значно дешевшу альтернативу, але продуктивність не була порівнянна. Завдяки лазерам і графену, дослідники могли розробити новий тип натрієво-іонного акумулятора, який працює краще і може зменшити вартість технології акумулятора на порядок.

Дослідження проводиться в Науково-технічному університеті Королівства Абдалла (KAUST) у Саудівській Аравії. Значна частина води в країні походить від опріснення, тому залишилося багато надлишку натрію. В усьому світі натрій в 30 разів дешевший, ніж літій, тому було б добре, якщо б ми могли використовувати це як катод акумулятора. Справа в тому, що стандартні аноди графіту не тримаються на іонах натрію, а також вони мають літій.

Команда KAUST розглянула спосіб створення матеріалу під назвою «твердий вуглець» для підвищення ефективності натрієвих іонів. Виробництво твердого вугілля зазвичай вимагає складного багатоетапного процесу, який передбачає нагрівання зразків до більш ніж 1800 градусів за Фаренгейтом (1000 градусів Цельсія). Це ефективно усуває вартість переваг використання натрію в батареях. Команда KAUST спробувала створити щось на зразок твердого вуглецю з відносною легкістю, використовуючи графен і лазери.

Все починається з шматка мідної фольги. Команда застосувала полімерний шар, що складається з полімістів сечовини. Дослідники підірвали цей матеріал високоінтенсивним лазером, щоб створити графен за допомогою процесу, що називається карбонізацією. Хоча регулярного графену недостатньо. Поки лазер був звільнений, до реакційної камери додавали азот. Атоми азоту в кінцевому підсумку інтегруються в матеріал, замінюючи деякі атоми вуглецю. Зрештою, матеріал складає близько 13 відсотків азоту з залишковим вуглецем.

Натрієво-іонні акумулятори можуть отримати краще завдяки графену та лазерам

Виготовлення анодів з цього матеріалу "3D графен" пропонує ряд переваг. Для одного, це дуже провідний. Великий атомний інтервал робить його кращим для захоплення іонів натрію в натрієво-іонній батареї. Нарешті, мідна база може бути використана як колектор струму в батареї, зберігаючи додаткові етапи виготовлення.

Дослідники випробували натрієво-іонний акумулятор з 3D графен-анодами, знаходячи, що система перевищила існуючі натрієво-іонні системи. Він все ще не такий потужний, як і літій-іонний, але ці дешеві клітини можуть стати популярними у тих додатках, де високоякісні літій-іонні технології не потрібні. Ваш телефон буде працювати на літієвих батареях трохи довше.

Читати далі

Новий метод вирощування графену нарешті дозволить нам збудувати щось із цим

Нове нововведення у виробництві графену може допомогти вченим вивчати матеріал у обсязі для довгострокової комерціалізації. Може бути. На цьому етапі це трохи важко сказати.

Найбільш доступний у продажі графен - справжній олівець

Ми тепер знаємо, чому у графенових дослідженнях, можливо, було так багато проблем протягом останніх кількох років - більша частина графена, яку ви можете придбати, взагалі не є графеном.

Скручений графен демонструє раніше теоретичний магнітний стан з великим потенціалом

"Диво-матеріал", відомий як графен, продовжує доводити свої достоїнства несподіваними способами, коли вчені та інженери експериментують з новими застосуваннями. У випадковому відкритті в Стенфордському університеті графен виявив магнітну властивість, яка раніше вважалася теоретичною.