Forskere frigør potentielle midler til at reducere afhængigheden af sjældne metaller
Grafisk abstrakt. Kredit:ACS Applied Energy Materials (2022). DOI:10.1021/acsaem.1c03968
En forskergruppe, der bruger billige elementer, har demonstreret gennemførligheden af at syntetisere elektrodematerialer til lithium-ion-batterier (LIB'er). Hvis den udforskes yderligere, kan denne metode reducere industriel afhængighed af sjældne metaller som kobolt og nikkel.
Detaljer om deres resultater blev offentliggjort i ACS Applied Energy Materials den 11. april 2022.
Sjældne metaller er meget udbredt, fordi de danner en passende krystalstruktur til LIBs nøglekomponent - katodematerialer. I disse materialer udvindes/indsættes lithium let og reversibelt.
Forskere har længe søgt efter måder at inkorporere andre billige elementer i krystalstrukturen. Alligevel, ligesom kun en vis mængde salt opløses i vand, er opløseligheden af andre grundstoffer begrænset.
Forskergruppen, ledet af professor Tetsu Ichitsubo fra Tohoku University's Institute for Materials Research (IMR), brugte en anden strategi. Ved at udnytte energigevinsten fra "konfigurationsentropi" - et materiales tilfældighedstilstand - udvidede de bestanddelenes opløselighed ved at syntetisere nye sammensætningselektrodematerialer:LiCr1/4 Mn1/4 Co1/4 Ni1/4 O2 og LiCr1/5 Mn1/5 Fe1/5 Co1/5 Ni1/5 O2 . Dette reducerede brugen af kobolt og nikkel betydeligt.
"Vores tilgang frigør potentialet for andre ubrugte elementer og vil gøre os i stand til at optimere flere elektrodeegenskaber samtidigt takket være fleksible materialedesign," siger Ichitsubo.
Materialerne syntetiseret ved den nye metode kan også forbedre sikkerheden af LIB'er. Tomoya Kawaguchi, assisterende professor ved IMR og tilsvarende forfatter til papiret udtaler:"Øget konfigurationsentropi øger også teoretisk stabiliseringen af elektrodematerialet, hvilket bidrager til sikkerheden for hele batteriet."
Ichitsubo og hans gruppe afklarede også nedbrydningsmekanismerne, der påvirker battericyklussen med disse nye materialer. Dette vil tjene som en retningslinje for udvikling af nye højtydende materialer ved hjælp af højentropi-strategien.
Mens cyklerbarheden og kapaciteten ikke matchede konventionelle LIB'er på nuværende tidspunkt, åbner evnen til at syntetisere nye elektrodematerialer op for yderligere muligheder for forskning i LIB'er. + Udforsk yderligere
Ændring og nedbrydning af Ni-rige katodebaserede Li-ion-batterier
Varme artikler
-
Fysikere bruger matematiske algoritmer til at undersøge eksperimentelle 3D-strukturer af kromosomerForskere ved Mainz University fandt to knob i kromosom 14, her angivet med de heltrukne linjer. De blå og røde prikker markerer begyndelsen og slutningen af kromosomet. Farvningen, der bruges i bill -
Hvad er forskellen mellem molmasse og molekylvægt?Molmasse og molekylvægt forveksles ofte, men deres værdier er meget forskellige. Molmasse er massen af en mol af et stof, mens molekylvægt er massen af et molekyle af et stof. En mol er antalle -
Petrovite:Forskere opdager et nyt mineral i KamchatkaPetrovit. Kredit:SPbU I mere end 40 år, forskere har studeret mineralogien af scoria-kegler og lavastrømme af fumaroler i Kamchatka. Funktionerne blev dannet efter to store udbrud af Tolbachik-v -
Kan jeg blande disse kemikalier? Der er en app til det!En visuel fremstilling, der viser, hvordan tildeling af graffarveregistre fungerer. Kredit:Jason Ott/UCR Forkert blandede kemikalier forårsager et chokerende antal brande, eksplosioner, og skader
- En eller anden aktiv proces åbner disse fejl på Mars - men hvad er det?
- Ny teknologi kan hjælpe retshåndhævelsen med at opdage mindre mængder fentanyl med en højere gr…
- Forskere finder nye måder at bruge bioraffinaderikemikalier på
- Supercomputere simulerer nye veje til potentiel behandling af RNA-virus
- Aromatiske forurenende stoffer, der udsendes under forbrænding og brændefyring, bidrager til danne…
- Nobelvindende japansk kemiker dør 85 år gammel