Batteridesignet får boost fra justerede kulstof-nanorør

Forskere ved North Carolina State University har skabt et nyt fleksibelt nano-stillads til genopladelige lithium-ion-batterier, der kan hjælpe med at få mobiltelefon- og elbilbatterier til at holde længere.

Forskningen, udgivet i Avancerede materialer , viser potentialet for fremstillede plader af justerede kulstofnanorør belagt med silicium, et materiale med en meget højere energilagringskapacitet end de grafitkompositter, der typisk bruges i lithium-ion-batterier.

"At sætte silicium i batterier kan producere en enorm kapacitetsforøgelse - 10 gange større, " sagde Dr. Philip Bradford, adjunkt i tekstilteknik, kemi og videnskab ved NC State. "Men tilsætning af silicium kan også skabe 10 gange så mange problemer."

En væsentlig udfordring ved at bruge silicium er, at det svulmer, når lithium-ion-batterier aflades. Når batterierne cykler, silicium kan bryde af fra elektroden og flyde rundt (kendt som pulverisering) i stedet for at blive på plads, gør batterierne mindre stabile.

Da de siliciumbelagte kulstofnanorør blev justeret i én retning som et lag af sugerør lagt ende mod ende, strukturen tillod kontrolleret ekspansion, så silicium er mindre tilbøjelig til at pulverisere, sagde Xiangwu Zhang, lektor i tekstilteknik, kemi og videnskab ved NC State.

"Der er en enorm efterspørgsel efter batterier til mobiltelefoner og elektriske køretøjer, som har brug for højere energikapacitet til længere køreafstande mellem opladninger, " sagde Zhang. "Vi mener, at dette kulstof nanorørstillads potentielt har evnen til at ændre industrien, selvom tekniske aspekter skal udarbejdes. Den fremstillingsproces, vi bruger, er skalerbar og kunne fungere godt i kommerciel produktion."