Wir verwenden Cookies, um Ihr Erlebnis zu verbessern.Indem Sie auf dieser Website weitersurfen, stimmen Sie der Verwendung von Cookies zu.Mehr Informationen.
Mit dem Wachstum der Elektrofahrzeugindustrie (EV) wächst auch die Forschung und Entwicklung der hochwertigen Lithium-Ionen-Batterien, die sie antreiben.Die Erforschung und der Ausbau schneller Lade- und Entladetechnologien sowie die Verlängerung der Batterielebensdauer sind zentrale Aufgaben bei der Entwicklung.
Mehrere Faktoren, wie z. B. die Eigenschaften der Elektroden-Elektrolyt-Schnittstelle, die Diffusion von Lithiumionen und die Porosität der Elektrode, können dazu beitragen, diese Probleme zu überwinden und eine schnelle Aufladung und eine längere Lebensdauer zu erreichen.
In den letzten Jahren haben sich zweidimensionale (2D) Nanomaterialien (Blattstrukturen mit einer Dicke von wenigen Nanometern) als potenzielle Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien herauskristallisiert.Diese Nanoblätter verfügen über eine hohe Dichte aktiver Stellen und ein hohes Aspektverhältnis, was zu einer schnellen Aufladung und hervorragenden Zykleneigenschaften beiträgt.
Insbesondere zweidimensionale Nanomaterialien auf Basis von Übergangsmetalldiboriden (TDM) erregten die Aufmerksamkeit der wissenschaftlichen Gemeinschaft.Dank der Wabenebenen aus Boratomen und mehrwertigen Übergangsmetallen weisen TMDs eine hohe Geschwindigkeit und Langzeitstabilität der Lithiumionen-Speicherzyklen auf.
Derzeit arbeitet ein Forschungsteam unter der Leitung von Prof. Noriyoshi Matsumi vom Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) und Prof. Kabir Jasuja vom Indian Institute of Technology (IIT) Gandhinagar daran, die Machbarkeit der TMD-Speicherung weiter zu untersuchen.
Die Gruppe hat die erste Pilotstudie zur Speicherung von hierarchischen Nanoblättern aus Titandiborid (TiB2) (THNS) als Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien durchgeführt.Zum Team gehörten Rajashekar Badam, ehemaliger JAIST-Dozent, Koichi Higashimin, JAIST-Technikexperte, Akash Varma, ehemaliger JAIST-Doktorand, und Dr. Asha Lisa James, IIT Gandhinagar-Studentin.
Einzelheiten ihrer Forschung wurden in ACS Applied Nano Materials veröffentlicht und werden am 19. September 2022 online verfügbar sein.
TGNS wurde durch Oxidation von TiB2-Pulver mit Wasserstoffperoxid, gefolgt von Zentrifugation und Lyophilisierung der Lösung, erhalten.
Was unsere Arbeit auszeichnet, ist die Skalierbarkeit der zur Synthese dieser TiB2-Nanoblätter entwickelten Methoden.Um ein Nanomaterial in eine greifbare Technologie umzuwandeln, ist die Skalierbarkeit der limitierende Faktor.Unsere Synthesemethode erfordert nur Rühren und erfordert keine hochentwickelte Ausrüstung.Dies ist auf das Auflösungs- und Rekristallisationsverhalten von TiB2 zurückzuführen, eine zufällige Entdeckung, die diese Arbeit zu einer vielversprechenden Brücke vom Labor ins Feld macht.
Anschließend entwarfen die Forscher eine Anoden-Lithium-Ionen-Halbzelle mit THNS als aktivem Anodenmaterial und untersuchten die Ladungsspeichereigenschaften der THNS-basierten Anode.
Die Forscher erfuhren, dass die THNS-basierte Anode eine hohe Entladekapazität von 380 mAh/g bei einer Stromdichte von nur 0,025 A/g aufweist.Darüber hinaus beobachteten sie eine Entladekapazität von 174 mAh/g bei einer hohen Stromdichte von 1 A/g, eine Kapazitätserhaltung von 89,7 % und eine Ladezeit von 10 Minuten nach 1000 Zyklen.
Darüber hinaus können THNS-basierte Lithium-Ionen-Anoden sehr hohen Strömen von etwa 15 bis 20 A/g standhalten und ermöglichen so eine ultraschnelle Aufladung in etwa 9 bis 14 Sekunden.Bei hohen Strömen liegt die Kapazitätserhaltung nach 10.000 Zyklen bei über 80 %.
Die Ergebnisse dieser Studie zeigen, dass 2D-TiB2-Nanoblätter geeignete Kandidaten für schnell aufladbare, langlebige Lithium-Ionen-Batterien sind.Sie betonen außerdem die Vorteile von nanoskaligen Massenmaterialien wie TiB2 für günstige Eigenschaften, darunter hervorragende Hochgeschwindigkeitsfähigkeit, pseudokapazitive Ladungsspeicherung und hervorragende Zyklenleistung.
Diese Schnellladetechnologie kann die Popularisierung von Elektrofahrzeugen beschleunigen und die Wartezeit zum Laden verschiedener mobiler elektronischer Geräte erheblich verkürzen.Wir hoffen, dass unsere Ergebnisse weitere Forschungen in diesem Bereich anregen werden, die letztlich den Nutzern von Elektrofahrzeugen Komfort bieten, die Luftverschmutzung in Städten verringern und den mit dem mobilen Leben verbundenen Stress lindern und so die Produktivität unserer Gesellschaft steigern können.
Das Team geht davon aus, dass diese bemerkenswerte Technologie bald in Elektrofahrzeugen und anderen elektronischen Geräten zum Einsatz kommen wird.
Varma, A., et al.(2022) Hierarchische Nanoblätter auf Basis von Titandiborid als Anodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien.Angewandte Nanomaterialien ACS.doi.org/10.1021/acsanm.2c03054.
In diesem Interview auf der Pittcon 2023 in Philadelphia, PA, sprachen wir mit Dr. Jeffrey Dick über seine Arbeit in der Kleinserienchemie und nanoelektrochemischen Werkzeugen.
Hier spricht AZoNano mit Drigent Acoustics über die Vorteile, die Graphen für die Akustik- und Audiotechnologie mit sich bringen kann, und darüber, wie die Beziehung des Unternehmens zu seinem Graphen-Flaggschiff seinen Erfolg geprägt hat.
In diesem Interview erklärt Brian Crawford von KLA alles, was es über Nanoindentation zu wissen gibt, die aktuellen Herausforderungen auf diesem Gebiet und wie man sie bewältigen kann.
Der neue Autosampler AUTOsample-100 ist mit Tisch-100-MHz-NMR-Spektrometern kompatibel.
Das Vistec SB3050-2 ist ein hochmodernes E-Beam-Lithographiesystem mit verformbarer Strahltechnologie für ein breites Anwendungsspektrum in Forschung und Entwicklung, Prototyping und Kleinserienproduktion.