"Eigelb und Shell" Nanopartikel könnten Batterien halten länger

Während Batterien wiederholten Lade- und Entladezyklen durchlaufen, deren Elektroden ausdehnen und zusammenziehen – und der physische Schaden, der verursacht führt zu einer allmählichen Batterie Verschlechterung. Nun hat ein Team von Forschern am mit eine neue Art von Nanopartikel, die das Problem zu lindern kann.

Das neue Advance ist ein Nanopartikel, die mit eine feste Schale und eine Art von "Eigelb" innen, als die Elektrode verwendet werden kann. Es ist das Eigelb innen, ausdehnen und zusammenziehen, ohne Auswirkungen auf die Größe der Schale kann – was bedeutet, dass die makroskopische physikalische Struktur der Elektrode nicht die gleichen Belastungen wie gewohnt durchlaufen. Die Nanopartikel verwenden eine Aluminium-Eigelb von einem Titandioxid-Hülle umgeben.

Es ist nicht nur die Robustheit der neuen Nanopartikel, die zwar attraktiv ist. Aktuelle Batterien verwenden in der Regel Graphit an der Elektrode, denn während es mit Expansion und Vertrag verschlechtert, es nicht so schlimm, wie einige andere Materialien. Leider hat es jedoch eine Gebühr Speicherkapazität von 0,35 Amperestunden pro Gramm, die ziemlich niedrig ist. Andere Materialien sind versucht worden, aber nur wenige arbeiten gut genug für kommerzielle Veröffentlichung. Von ihnen, wurde Aluminium immer als eine viel versprechende kostengünstige Alternative angesehen, weil es billig ist und eine theoretische Kapazität von 2 Ah/g hat. Aber leider es sich ausdehnt und zusammenzieht viel zu viel.

Der neue Vorschuss dann, der einen verformbaren Dotter aus Aluminium in eine harte äußere Schale beschränkt, könnte diese dauerhafte Probleme lösen. Die Forscher erklären jedoch, dass es eine Entdeckung durch Zufall gemacht wurde:

"Wir kamen mit der Methode serendipitously, war es eine zufällige Entdeckung," sagt er. Die Aluminiumpartikel verwendete, die etwa 50 Nanometer im Durchmesser sind, haben natürlich eine oxidierte Schicht von Aluminiumoxid (Al₂O₃). "Wir notwendig um loszuwerden, weil es nicht gut für die elektrische Leitfähigkeit ist", sagt Li.

Sie landeten die Aluminiumoxid-Schicht zu Titania (TiO₂), eine bessere Leitfähigkeit für Elektronen und Lithium-Ionen zu konvertieren, wenn sie sehr dünn ist. Aluminium Pulver wurden in Schwefelsäure gesättigt mit Titan Oxysulfate gelegt. Überschüssiges Wasser wird freigegeben, wenn das Aluminiumoxid mit Schwefelsäure reagiert, die reagiert mit Titan-Oxysulfate, eine feste Schale von Titan-Hydroxid mit einer Dicke von 3 bis 4 Nanometer zu bilden.

In Tests haben die Forscher festgestellt, können sie gerne eine Elektrode erstellen, die 500 Aufladung-Entladung Zyklen, mit dem nur beobachtbaren Effekt wird eine leichte Verdickung der Titandioxid-Shell erfährt. Und das beste daran: das Team aufgezeichnet haben Kapazitäten dreimal die von Graphit, rund 1,2 Ah/g. Die Ergebnisse werden im Journal of Physical Chemistry veröffentlicht.

Die Forscher beachten Sie, dass die Rohstoffe Relativitätstheorie billig sind und die Herstellung hochskaliert. Aber vorerst bleibt die Arbeit ein Stück Forschung: einige ernsthafte Engineering liegt vor, wenn das Eigelb und Shell System besteht darin, die Elektroden in unsere Batterien jederzeit bald ersetzen.