Ny teknik til at producere mere holdbare og længerevarende lithium-ion-batterier

Lithium-ion-batterier bruges til at drive mange ting fra mobiltelefoner, bærbare computere, tablets til elbiler. Men de har nogle ulemper, herunder begrænset energilagring, lav holdbarhed og lang opladningstid. Nu, forskere ved Institute of Bioengineering and Nanotechnology (IBN) i A*STAR har udviklet en ny måde at producere mere holdbare og længerevarende lithium-ion-batterier på. Dette fund blev rapporteret i dag i Avancerede materialer tidsskrift.

Ledet af IBNs administrerende direktør, professor Jackie Y. Ying, forskerne opfandt en generaliseret metode til fremstilling af anodematerialer til lithium-ion-batterier. Anoderne er lavet af metaloxid nanoplader, som er ultratynde, todimensionelle materialer med fremragende elektrokemiske og mekaniske egenskaber.

Disse nanoark er 50, 000 gange tyndere end et ark papir, tillader hurtigere opladning af strøm sammenlignet med nuværende batteriteknologi. Det brede overfladeareal af nanopladerne giver bedre kontakt med elektrolytten, dermed øge lagerkapaciteten. Materialet er også meget holdbart og går ikke let i stykker, hvilket forbedrer batteriets holdbarhed. Eksisterende metoder til fremstilling af metaloxidnanoark er tidskrævende og svære at skalere op.

IBN-forskerne fandt på en enklere og hurtigere måde at syntetisere metaloxidnanoark ved hjælp af grafenoxid. Grafenoxid er et 2-D kulstofmateriale med kemisk reaktivitet, der fremmer væksten af ​​metaloxider på overfladen.

Grafenoxid blev brugt som skabelon til at dyrke metaloxider til nanopladestrukturer via en simpel blandingsproces, efterfulgt af varmebehandling. Forskerne var i stand til at syntetisere en lang række metaloxider som nanoplader, med kontrol over sammensætning og egenskaber.

Den nye teknik tager en dag at fremstille nanoarkene, sammenlignet med en uge for tidligere rapporterede metoder. Det kræver ikke brug af et trykkammer og har kun to trin i synteseprocessen, gør nanoarkene nemme at fremstille i stor skala.

Tests viste, at de nanoplader, der er fremstillet ved hjælp af denne generelle tilgang, har fremragende lithium-ion batteri anode ydeevne, med nogle materialer, der holder tre gange længere end grafitanoder, der bruges i nuværende batterier.

"Vores nanoplader har vist meget lovende til brug som lithium-ion-anoder. Denne nye metode kan være næste skridt mod udviklingen af ​​metaloxid-nanoplader til højtydende lithium-ion-batterier. Den kan også bruges til at fremme andre anvendelser inden for energilagring , katalyse og sensorer, " sagde prof Ying.