Ny batteriteknologi anvender multifunktionelle materialer

Lithium-ion-batterier driver en bred vifte af moderne enheder, fra mobiltelefoner, bærbare computere, og laserpegere til termometre, høreapparater, og pacemakere. Elektroderne i disse batterier består typisk af tre komponenter:aktive materialer, ledende tilsætningsstoffer, og ringbind.

Nu, et team af forskere ved University of Delaware har opdaget et "klæbrigt" ledende materiale, der kan eliminere behovet for bindemidler.

"Problemet med den nuværende teknologi er, at binderne forringer batteriets elektrokemiske ydeevne på grund af deres isolerende egenskaber, "siger Bingqing Wei, professor i maskinteknik. "Desuden, de organiske opløsningsmidler, der bruges til at blande bindemidler og ledende materialer sammen, øger ikke blot bekostning af det endelige produkt, men er også giftige for mennesker."

Carbon nanorør til undsætning

Wei og doktorand Zeyuan Cao opdagede for nylig, at fragmenterede carbon nanorørsmakrofilm (FCNT) kan fungere som klæbende ledere, kombinere to funktioner i ét materiale. Deres arbejde er rapporteret i ACS Nano , en specialpublikation fra American Chemical Society, og de har indgivet en patentansøgning på opdagelsen.

Wei forklarer, at FCNT'er er netlignende masker med "tentakler", der er koblet til aktive litiumbaserede katoder og anodematerialer. De samles derefter ved hjælp af simpel ultralydsbehandling. Processen anvender ingen organiske opløsningsmidler.

"Vi har fundet ud af, at de klæbende FCNT-ledere faktisk har højere vedhæftningsstyrke end PVDF, bindemidlet, der traditionelt anvendes til fremstilling af lithium-ion-batterier, " siger han. "Vi har også vist, at disse kompositelektroder udviser højere elektrisk ledningsevne end traditionelle materialer, og vi har opnået disse fordele i en billig grøn fremstillingsproces, der erstatter giftige organiske opløsningsmidler med kun vand og alkohol."

"Der er et bredt marked for lithium-ion-batterier, " tilføjer han, "og vi ser et stort potentiale for brugen af ​​denne teknologi i køretøjsapplikationer, hvor hurtig op- og afladning er påkrævet."

Tilgangsstrategien kan også anvendes til elektrodeforberedelse til andre energilagringsenheder såsom elektrokemiske kondensatorer.