Батареи на основе оксида графена будут долговечными

Ученые из университета штата Канзас открыли одни из важнейших свойств оксида графена, которые помогут усовершенствовать натрий-ионные и литий-ионные гибкие батареи.

Доцент Гурприт Сингх и докторант Лэмюэл Дэвид опубликовали результаты исследования в издании Journal of Physical Chemistry.

Оксид графена — изолирующая и дефектная версия графена, которая преобразуется в проводник или полупроводник под нагревом. Сингх с коллегами исследовали листы оксида графена в качестве гибких бумажных электродов для натрий-ионных и литий-ионных батарей.

Исследователи выяснили, что натриевая емкость бумажных электродов зависит от расстояния между отдельными слоями, что можно настроить в процессе нагрева этих слоев в газообразном аммиаке или аргоне. Например, преобразованные листы оксида графена, произведенные при высокой температуре, обладают околонулевой натриевой емкостью, в то время как те же листы, произведенные при температуре 500 градусов Цельсия, обладают максимальной емкостью.

«Наблюдение имеет большое значение, поскольку графит, предшественник производства оксида графена, обладает незначительной натриевой емкостью и долгое время исключался из числа жизнеспособных электродов для натриевых батарей», отметил Сингх. „Графит — предпочтительный материал в современных литий-ионных батареях, поскольку межслойный интервал верен лишь для наименьших ионов лития“.

Исследователи впервые показали, что гибкая бумага, целиком состоящая из листов оксида графена, способна заряжаться и разряжаться ионами натрия более 1000 циклов. Соль натрия перхлората, растворенная в карбонате этилена, служит электролитом в таких батареях.

«Большинство материалов литиевых электродов для натриевых батарей способно лишь на несколько десятков циклов зарядки и разрядки, поскольку натрий намного больше лития и вызывает значительные изменения объема и повреждение основного материала», сказал Сингх. „Проект уникален, поскольку расстояние между отдельными слоями графена является достаточно большим, чтобы позволять быстрое внедрение и извлечение ионов натрия, благодаря атомам кислорода и водорода, которые не дают листам сложиться“.

Сингх с коллегами также исследовали механическое поведение электродов, сделанных из преобразованных листов оксида графена. Ученые измерили усилие, требуемое для разлучения электродов. С помощью видеографии они показали способность мятых бумаг из оксида графена выдерживать большие усилия.

«Такие измерения и исследования механизмов отказа важны для проектирования долговечных батарей, поскольку желательно, чтобы электрод мог расширяться и сокращаться без изломов и разрывов в течение тысяч циклов, специально для больших нелитиевых металл-ионных батарей», сказал Сингх. „Сегодня почти все используют мятый графен или в качестве проводящего агента, или в качестве эластичной поддержки, или в обоих качествах сразу“.

Ранее в этом году Сингх с коллегами продемонстрировали масштабный синтез немногослойных листов дисульфида молибдена. Также они показали, что композитная бумага дисульфида молибдена/графена имеет потенциал высокопроизводительного электрода для натрий-ионных батарей. В том исследовании ученые использовали графен в качестве проводника для листов дисульфида молибдена и наблюдали относительную неактивность графена по сравнению с натрием.

Последние исследования показали, что в отличие от натрия, литиевая емкость преобразованных листов оксида графена увеличивается с ростом температуры синтеза этих листов, вплоть до максимальной отметки 900 градусов Цельсия.

Сингх сказал, что исследование натриевых и литиевых батарей важно по нескольким причинам. Поскольку фокус смещается от транспортных средств со стационарными системами хранения энергии и массивными транспортными средствами, стационарные батареи должны стать дешевле, безопасней и экологически мягче. Вследствие изобилия натрий является потенциальным кандидатом на замещение литий-ионных батарей.

С помощью нанотехнологии Сингх с коллегами сумели исследовать и спроектировать материалы, которые могут хранить ионы натрия обратимо и без повреждения. Так был привлечен оксид графена, который допускает более 1000 циклов.

Сингх с коллегами намерены продолжить исследование новых наноматериалов, и сосредоточатся они на тех из них, что могут выпускать серийно и рентабельно.

19.12.2014




Энергия



Дни дорогостоящих платиновых катализаторов сочтеныДни дорогостоящих платиновых катализаторов сочтен

Буквально на днях мы 

Содержание платины в катализаторе сократят в 4 раза без снижения эффективностиСодержание платины в катализаторе сократят в 4 ра...

Американские ученые нашли новый катализатор, к...

Проблема хранения энергии будет решенаПроблема хранения энергии будет решена

Инженеры из Массачусетского технологическ...

Светодиодные лампы будут излучать оптимальный белый цветСветодиодные лампы будут излучать оптимальный бел...

Физики из университета Толедо открыли пер...

Российские и египетские ученые предложили новый композит для солнечных электростанцийРоссийские и египетские ученые предложили новый к...

Современные солнечные электростанции становятс...

Железо сделает преобразование солнечной энергии дешевлеЖелезо сделает преобразование солнечной энергии д...

Ученым впервые удалось воспроизвести молекулу ...

Новый дизайн литиевой батарейки сделает ее мощнееНовый дизайн литиевой батарейки сделает ее мощнее

Профессор химической инженерии Линден Арчер из...

Как Китаю удалось активировать god modeКак Китаю удалось активировать god mode

Е=mc2. Энергия равна массе, умноженной на ...

Cоздан суперконденсатор, параметры которого соизмеримы с показателями литий-ионных батарейCоздан суперконденсатор, параметры которого соизм...

Рост мощностей устройств приводит к увели

В Индии создана ветровая электростанция для дома по цене айфонаВ Индии создана ветровая электростанция для дома ...

В деле обеспечения страны и населения эле...

Китайцы создали самую маленькую атомную электростанциюКитайцы создали самую маленькую атомную электрост...

Разработки китайского института по ядерны...

Солнцу и ветру братьяСолнцу и ветру братья

Ткани, способные генерировать электричество от...

На рынке появится безопасная батарея с недорогой начинкойНа рынке появится безопасная батарея с недорогой ...

Химики из университета Ватерлоо разработа...

Австралийские ученые разработали солнечные панели с рекордным КПДАвстралийские ученые разработали солнечные панели...

В Австралии обновили рекорд эффективности солн...

Нижегородские школьники рассказали, как экономить воду и электричествоНижегородские школьники рассказали, как экономить...

В Нижнем Новгороде подвели итоги детского конк

Сочетание разных материалов дает высокую конверсионную эффективностьСочетание разных материалов дает высокую конверси...

Подобно тому, как межрасовые браки являют...

Гибридный кристалл раздвигает границы эффективности светодиодных лампГибридный кристалл раздвигает границы эффективнос...

Исследователи совместили пару многообещающих м...

Sony готовит замену литий-ионным аккумуляторамSony готовит замену литий-ионным аккумуляторам

Энергопотребление современных мобильных устрой...

Разработана первая в мире прозрачная солнечная батареяРазработана первая в мире прозрачная солнечная ба...

Физики Лейпцигского университета разработали п...

Как обуздать напряжение в сетиКак обуздать напряжение в сети

Многие из нас, являясь активными потребит...

В сфере солнечных батарей грядет революцияВ сфере солнечных батарей грядет революция

Ученые из Федеральной политехнической шко...

Ученые приблизились к управляемому ядерному синтезуУченые приблизились к управляемому ядерному синте...

Международная группа ученых предприняла очеред...

Шведы научились делать оригами из конденсатораШведы научились делать оригами из конденсатора

Ученые из шведского университета органиче...

Ученые впервые сняли рябь двухмерных материалов с помощью сверхбыстрой камерыУченые впервые сняли рябь двухмерных материалов с...

Новое исследование, проведенное во главе ...

Передача заряда в гибридных кремниевых солнечных батареях удивила ученыхПередача заряда в гибридных кремниевых солнечных ...

Группа исследователей во главе с про...

Химики открыли ключевой компонент разрекламированных натрий-кислородных батарейХимики открыли ключевой компонент разрекламирован...

Химики из университета Ватерлоо обнаружил...

Стало известно, как из обычного получить ценный черный кремнийСтало известно, как из обычного получить ценный ч...

Ученые из университета Райса нашли способ...

Датский студент - на пути к прорыву в области хранения энергииДатский студент - на пути к прорыву в области хра...

Солнце — огромный источник энергии....

Поиск на сайте

Магазин

  
Silicon Power Slim S70 60GB SSD накопитель2990.00 руб.

Знатоки клуба инноваций



ТОП - Новости мира, инновации

Спасти Тасманского ДьяволаСпасти Тасманского Дьявола
Мастерские инноваций открылись в Казани на три дняМастерские инноваций открылись в Казани на три дня
Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?Наземные беспилотные роботы: будущее или настоящее?
Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?Достаточно ли часа зарядки для нормального веса?
Незнание языков – не помеха для успехаНезнание языков – не помеха для успеха
Инвестиции в инновации: инертность преодоленаИнвестиции в инновации: инертность преодолена
Новости науки в массы следует нести в упрощенном форматеНовости науки в массы следует нести в упрощенном форма
В Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр Cisco. На очереди еще одинВ Татарстане на базе КФУ открылся инновационный центр
«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в строю«Загадочный для многих медийщиков ресурс» снова в стро
Британский ученый выяснил, кому реже одобряют кредитБританский ученый выяснил, кому реже одобряют кредит
Исследована галактика с активным формирование звездИсследована галактика с активным формирование звезд
Классическая музыка полезна для новорожденныхКлассическая музыка полезна для новорожденных
Шизофреники непредсказуемы и способны на убийствоШизофреники непредсказуемы и способны на убийство
Щепотка калия позволит лучше сохранять водородЩепотка калия позволит лучше сохранять водород
Солнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на МарсСолнечная угроза наталкивает на мысли о переселении на

Новости компаний, релизы

Как выбрать агентство недвижимостиКак выбрать агентство недвижимости
Что собой представляет банковский вклад в России?Что собой представляет банковский вклад в России?
Как выбрать диван для гостиной: полезные советы от МобиликазаКак выбрать диван для гостиной: полезные советы от Моб
Как инновации влияют на стоимость велосипедаКак инновации влияют на стоимость велосипеда
Организация занятий по литературному слушаниюОрганизация занятий по литературному слушанию