Ny nanoteknisk strategi viser potentiale for forbedret avanceret energilagring

Den hurtige udvikling af vedvarende energiressourcer har udløst enorme krav i storstilede, omkostningseffektive og stationære energilagringssystemer med høj energi-densitet.

Litiumionbatterier (LIB'er) har mange fordele, men der er meget mere rigelige metalliske elementer til rådighed, såsom natrium, kalium, zink og aluminium.

Disse grundstoffer har lignende kemi til lithium og er for nylig blevet grundigt undersøgt, herunder natriumionbatterier (SIB'er), kaliumionbatterier (PIB'er), zink-ion-batterier (ZIB'er), og aluminium-ion-batterier (AIB'er). På trods af lovende aspekter vedrørende redoxpotentiale og energitæthed er udviklingen af ​​disse ud over LIB'er blevet hæmmet af manglen på egnede elektrodematerialer

Ny forskning ledet af professor Guoxiu Wang fra University of Technology Sydney, og udgivet i Naturkommunikation , beskriver en strategi ved hjælp af interface-stamme-konstruktion i et 2-D grafen-nanomateriale til at producere en ny type katode. Strain engineering er processen med at justere et materiales egenskaber ved at ændre dets mekaniske eller strukturelle egenskaber.

"Beyond-lithium-ion-batterier er lovende kandidater til høj energi-densitet, billige og store energilagringsapplikationer. Imidlertid, den største udfordring ligger i udviklingen af ​​egnede elektrodematerialer, "" Professor Wang, Direktør for UTS Center for Ren Energiteknologi, sagde.

"Denne forskning demonstrerer en ny type nul-stammekatoder til reversibel interkalering af hinsides Li+ -ioner (Na ⁺ , K ⁺ , Zn ₂ +, Al ₃ ⁺ ) gennem interface-stamme-konstruktion af en 2-D flerlags VOPO4-grafen heterostruktur.

Når de anvendes som katoder i K+-ion batterier, vi opnåede en høj specifik kapacitet på 160 mA h g ^-1 og en stor energitæthed på ~ 570 W h kg ^-1 , præsenterer den hidtil bedst rapporterede præstation. I øvrigt, den som forberedte 2-D flerlags heterostruktur kan også udvides som katoder for højtydende Na ⁺ , Zn ₂ ⁺ , og Al ₃ ⁺ -ion ​​batterier.

Forskerne siger, at dette arbejde indvarsler en lovende strategi for at udnytte belastningsteknik af 2-D-materialer til avancerede energilagringsapplikationer.

"Strømteknikstrategien kan udvides til mange andre nanomaterialer til rationelt design af elektrodematerialer mod applikationer med høj energilagring ud over lithiumionkemi, "Sagde professor Wang.