Nanowire-batterijelektrode drijft door honderdduizenden oplaadcycli

Anonim

Nanowire-batterijelektrode drijft door honderdduizenden oplaadcycli

Energie

Nick Lavars

21 april 2016

Wetenschappers hebben een op nanodraden gebaseerde technologie ontwikkeld waarmee lithium-ionbatterijen honderdduizend keer kunnen worden opgeladen (Credit: Daniel A. Anderson / UCI)

Met een hoge geleidbaarheid en een groot oppervlak, zijn nanodraden de kandidaat geworden voor een geavanceerd batterijmateriaal. Maar duizenden keren dunner dan een mensenhaar, veroorzaakt hun delicate aard vaak dat ze gedurende de hele batterijcyclus breken. Door een op nanodraad gebaseerde elektrode met een speciale beschermende coating te ontwerpen, beweren onderzoekers nu dat ze deze beperking hebben overwonnen, wat zou kunnen leiden tot batterijen die bestand zijn tegen honderdduizenden oplaadcycli.

Onlangs hebben wetenschappers een aantal veelbelovende stappen gezet als het gaat om het verbeteren van de eigenschappen van nanodraden met het oog op het bouwen van betere batterijen. In 2012 hebben Stanford-onderzoekers het recept een beetje aangepast om nanodraden een groter oppervlak te geven, net als onderzoekers aan het MIT in 2013. Ook in 2013 hadden wetenschappers enig succes met het gebruik van siliciumnanodraden om een ​​lithium-ionbatterij te bouwen die drie keer zoveel energie had van een conventionele versie, dacht dat deze slechts ongeveer 200 oplaadcycli kon doorstaan.

Met hun nieuwe elektrode op basis van nanodraad stellen onderzoekers van de University of California, Irvine nog niet een verhoogde batterijcapaciteit voor, maar een materiaal met een veel langere levensduur. Vroegtijdige testen van het onderdeel heeft aangetoond dat het bestand kan zijn tegen honderdduizenden cycli, vergeleken met de huidige versies waarvan ze zeggen dat ze meestal na ongeveer 7.000 cycli sterven.

De onderzoekers begonnen met een gouden nanodraad en bekleedden die vervolgens in een mangaandioxideschil. Het werd vervolgens ingekapseld in een elektrolyt gemaakt van een gel vergelijkbaar met plexiglas. Ze testen de elektrode door hem gedurende een periode van drie maanden tot 200.000 keer te fietsen, waarbij geen verlies van capaciteit, kracht of breuk in een van de nanodraden wordt gedetecteerd.

De onderzoekers geloven dat de gel het metaaloxide in de batterij plastificeert, waardoor het de juiste hoeveelheid geeft om te voorkomen dat het gedurende de laadcycli breekt.

"De gecoate elektrode houdt zijn vorm veel beter vast, waardoor het een meer betrouwbare optie is", zegt UCA-promovendus Mya Le Thai. "Dit onderzoek bewijst dat een op nanodraad gebaseerde batterij-elektrode een lange levensduur kan hebben en dat we dit soort batterijen kunnen realiseren. "

Het onderzoek is gepubliceerd in het tijdschrift Energy Letters.

Bron: University of California, Irvine

Wetenschappers hebben een op nanodraden gebaseerde technologie ontwikkeld waarmee lithium-ionbatterijen honderdduizend keer kunnen worden opgeladen (Credit: Daniel A. Anderson / UCI)