Czy żywotność akumulatora litowo-jonowego można wydłużyć dodając wodór?

著者：Iflowpower – Olupese Ibusọ Agbara to ṣee gbe

Naukowcy z Raunns Rifo Moore National Laboratory (LLNL) odkryli, że pojemność akumulatora można znacznie zwiększyć, jeśli do elektrod akumulatora litowo-jonowego doda się wodór, co wydłuży czas jego działania i przyspieszy działanie przekładni. Akumulator litowo-jonowy jest rodzajem akumulatora, który można ładować. Podczas rozładowywania jony litu przemieszczają się z akumulatora na elektrodę dodatnią, a podczas ładowania jony litu z elektrody dodatniej przemieszczają się z powrotem na elektrodę ujemną. Akumulator litowo-jonowy jest rodzajem akumulatora, który można ładować. Podczas rozładowywania jony litu przemieszczają się z akumulatora na elektrodę dodatnią, a podczas ładowania jony litu z elektrody dodatniej przemieszczają się z powrotem na elektrodę ujemną.

Akumulatory litowo-jonowe mają kilka kluczowych cech, takich jak napięcie i gęstość energii, a wydajność tych cech zależy ostatecznie od połączenia jonów litu i materiałów elektrod. W strukturze elektrody drobne zmiany w składzie chemicznym i kształcie mogą znacząco wpływać na sposób łączenia się jonów litu ze sobą. Poprzez eksperymenty i obliczenia naukowcy z Livermore National Lab odkryli, że w akumulatorze litowo-jonowym elektroda z pianki grafenowej poddana obróbce wodorem charakteryzuje się większą pojemnością i szybszą transmisją.

„Te odkrycia dostarczają analizy jakości, która pomaga w projektowaniu elektrod o dużej mocy na bazie materiału grafenowego” – powiedział Morriswang, materiałoznawca z LLNL. Jest również jednym z autorów artykułu opublikowanego w Natural Science Report (NatureScientificReports Journal). Materiały gallenowe w zastosowaniach komercyjnych w elementach magazynowania energii, w tym w bateriach litowo-jonowych i superkondensatorach, poważnie utrudniają produkcję tego materiału przy niższych kosztach.

Powszechnie stosowana metoda syntezy chemicznej prowadzi do powstania dużej liczby atomów wodoru, których wpływ na właściwości elektrochemiczne grafenu jest trudny do określenia. Eksperymenty przeprowadzone przez naukowców z Livermore Lab wykazały, że element wodorowy celowo poprawia podstawową obróbkę temperaturową grafenu o dużej zawartości ziaren, co w rzeczywistości może poprawić wydajność produkcji. Po uszkodzeniu elementu wodoru i grafenu otwierają się mniejsze pory, co ułatwia penetrację jonów litu, zwiększając tym samym szybkość transmisji.

Bardziej cykliczną pojemność można uzyskać za pomocą jonu litu przyłączonego do nowej krawędzi (najpewniej przylegającego do elementu wodorowego). „Poprawa wydajności elektrody stanowi przełomowy krok, który może otworzyć drogę do większej liczby zastosowań w realnym świecie” — powiedział badacz podoktorancki z Livermore Laboratory Materials Science i ważny autor prac badawczych. Aby wykorzystać zjawisko uwodornienia i defekty uwodornienia w procesie magazynowania jonów litu w grafenie, naukowcy zastosowali różne warunki obróbki cieplnej, jakie wykazuje wiążący element wodorowy, skupiając się na właściwościach elektrochemicznych jego trójwymiarowej nanopianki grafenowej (GNF).

Składa się z wadliwego grafenu. Naukowcy wykorzystują trójwymiarową nanopiankę grafitową, ponieważ ma ona wiele potencjalnych zastosowań, m.in. do magazynowania wodoru, katalizy, filtracji, izolacji, pochłaniania energii, odsalania pojemności, superkondensatorów i baterii litowo-jonowych itp. Właściwości kleju bezadhezyjnego na bazie pianki grafenowej 3D nie mogą być bardziej skomplikowane, ponieważ dodatek jest bardziej złożony, a zatem może być stosowany jako idealny wybór do badań nad mechanizmami.

„Odkryliśmy, że po obróbce pierwiastkiem wodorowym, elektroda grafitowo-olejowa poczyniła znaczący postęp. Dzięki temu eksperymentowi będziemy mogli śledzić subtelne interakcje i przebieg procesów zachodzących pomiędzy defektami a roztworami wodoru. W odpowiedzi na wyniki pewnych niewielkich zmian w chemii i morfologii grafenu, możliwe jest osiągnięcie zaskakująco znaczących efektów w zakresie wydajności, „Badacze z LLNL mają również innego autora tego badania” Brandonwooda.

Zgodnie z wynikami tego badania kontrolowaną obróbkę pierwiastkiem wodoru można stosować również w innych materiałach anodowych na bazie grafenu, aby uzyskać zoptymalizowaną transmisję jonów litu i zastosowania w zakresie przechowywania materiałów nadających się do recyklingu.