En hullet grafenelektroderamme, der muliggør højeffektiv ladningslevering

(Phys.org) – Et team af forskere tilknyttet institutioner i USA, Kina og Kongeriget Saudi-Arabien har udviklet en ny type porøs grafenelektroderamme, der er i stand til højeffektiv ladningslevering. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , gruppen beskriver, hvordan de overvandt traditionelle konflikter, der opstod mellem afvejninger, der involverer tæthed og hastighed, for at producere en elektrode, der er i stand til at lette hurtig iontransport. Hui-Ming Cheng og Feng Li med det kinesiske videnskabsakademi tilbyder et perspektiv på det arbejde, som teamet har udført i samme tidsskriftsudgave, og inkludere nogle egne meninger om, hvor et sådant arbejde sandsynligvis er på vej hen.

I en perfekt verden, batterier ville have ubegrænset energilagring leveret ved hastigheder høje nok til at forsyne enheder med ubegrænsede behov. Phaseren fra Star Trek , for eksempel, ville kræve langt mere kraft og hastighed, end det er muligt i nutidens enheder. Selvom det er usandsynligt, at en sådan teknologi nogensinde vil komme i stand, det ser ud til at være muligt, at fremtidens batterier vil yde meget bedre end i dag, sandsynligvis på grund af nanostrukturerede materialer - de har allerede vist lovende, når de bruges som elektrodemateriale på grund af deres unikke egenskaber. Desværre, deres anvendelse har hidtil været begrænset på grund af den ultratynde natur af de resulterende elektroder og deres ekstremt lave massebelastning sammenlignet med dem, der er i brug i øjeblikket. I denne nye indsats, forskerne rapporterer om en ny måde at skabe en elektrode ved hjælp af grafen, der overvinder sådanne begrænsninger.

Elektroden de byggede er porøs, hvilket i dette tilfælde betyder, at den har huller i sig. De huller, som Cheng og Li bemærker, tillade bedre ladningstransport, samtidig med at den tilbyder forbedret kapacitetsfastholdelsestæthed. Den grafenramme, de byggede, de bemærker, tilbyder et overlegent middel til elektrontransport, og dets porøse natur giver mulighed for en høj iondiffusionshastighed - hullerne tvinger ionerne til at tage genveje, reducere diffusion.

Cheng og Li foreslår, at det nye arbejde sandsynligvis vil inspirere lignende designs i søgen efter bedre elektrodematerialer, som de yderligere antyder, ser ud til at føre til nye elektroder, der ikke kun er praktiske, men har høje massebelastninger.

© 2017 Phys.org