Team afslører en enkel metode til at producere højtydende lithium-selenbatterier

Genopladelige lithium-ion-batterier (LIB'er) betragtes som det bedste håb for næste generations batteriteknologi, takket være deres lange livscyklus, høj specifik effekt og energitæthed. Imidlertid, de har ikke opfyldt de stadigt stigende krav fra nye teknologier såsom elektriske køretøjer. Li-Se batteriteknologi betragtes i stigende grad som et reelt alternativ til LIB'er på grund af dets høje teoretiske volumenkapacitet og meget højere ledningsevne.

I den første undersøgelse af sin art, udgivet af Naturkommunikation tidsskrift, ingeniører fra Surrey's Advanced Technology Institute (ATI), i samarbejde med teamet på University Technology of Sydney detaljer, hvordan de brugte en enkelt-atom katalysator til at skabe yderst effektive katoder til Li-Se batterier. De demonstrerer, at deres batterier har en overlegen kapacitet og enestående langsigtet cykelydelse.

Surrey-teamet plejede at kontrollere partikler af zeolitisk imidazolatramme (ZIF), der blev placeret på overfladen af ​​polystyrenkugler. Kerne-skallen af ​​ZIF blev derefter omdannet til et hult struktureret kulstofmateriale.

Gennem yderligere finjustering, holdet fra ATI producerede med succes atomisk kobolt elektrokatalysator, nitrogen-doteret hult porøst kulstof, nitrogen-doterede hule porøse kulstof- og koboltnanopartikler. Ved at indlejre selen i hule strukturerede kulstofpartikler, kulstof/selen kompositter blev fremstillet.

De atomare koboltelektrokatalysatorer blev brugt som katodematerialer til Li-Se-batterier og viste klart overlegen elektrokemisk ydeevne, herunder en overlegen hastighedskapacitet (311 mA h g ⁻¹ ved 50 C) og fremragende cykelstabilitet (267 mA h g ⁻¹ efter 5000 cyklusser med et kapacitetsfald på 0,0067 % pr. cyklus ved en strømtæthed på 50 C) med en Coulombic effektivitet på ~100 %.

Dr. Jian Liu, en af ​​hovedforfatterne og lektor i energimaterialer ved ATI, sagde:

"Vi tror virkelig på, at vores atomare kobolt-doterede syntetiserede materiale kan bane vejen for, at lithium-selenbatterier kan blive den foretrukne batteriteknologi for fremtidige generationer. Selvom vores resultater er utroligt opmuntrende, der er stadig et stykke vej at gå for at gøre vores drøm om høj kapacitet, bæredygtig batteriteknologi en realitet."

Professor Ravi Silva, direktør for ATI ved University of Surrey, sagde:

"Vi er utroligt stolte af det meget kreative og fremragende arbejde, som Dr. Lius team har produceret - et stykke forskning, der kan være et afgørende øjeblik for bæredygtig batteriteknologiudvikling."