r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Wysmażone pomponiki z grafenu sposobem na pojemne i tanie akumulatory

Strona główna AktualnościSPRZĘT

Z jednej strony zużywające coraz więcej energii komponenty urządzeń mobilnych, z drugiej strony akumulatory Li-ion, niczym specjalnym nie różniące się od modeli używanych kilka lat temu – to nie jest dobre połączenie. Niestety mimo licznych starań, większość alternatywnych metod na przechowywanie energii nie wychodzi poza stadium laboratoryjne. Teraz za sprawą koreańskich chemików pojawia się szansa na wyjście z tego impasu – udało im się znaleźć metodę opłacalnej produkcji elektrod z grafenu, pozwalających na budowę akumulatorów o nawet trzykrotnie większej pojemności i znacznie dłuższym cyklu życia niż obecnie stosowane.

Produkcja grafenu na skalę przemysłową wciąż umyka nawet najbardziej doświadczonym firmom z branży chemicznej. Początkowo nikt nie spodziewał się takiego obrotu sprawy – pierwszą warstwę grafenu zrobiono przecież za pomocą zwykłej taśmy klejącej, przyklejanej i odrywanej od warstwy grafitu. Mijały jednak lata, a rozmaite technologie produkcji okazywały się albo ogromnie kosztowne albo nieskalujące się poza laboratorium. Największym wyzwaniem było ułożenie grafenu w docelowe struktury, takich jak np. trójwymiarowe elektrody, które zachowałyby pełną charakterystykę dwuwymiarowych, nanoskopowych warstw.

Zaproponowane przez Koreańczyków rozwiązanie wygląda bardzo ciekawie. W opublikowanym w najnowszym numerze naukowego periodyku Chemistry of Materials artykule pt. Spray-Assisted Deep-Frying Process for the In Situ Spherical Assembly of Graphene for Energy-Storage Devices opisują oni nowatorską metodę „smażenia” grafenu, prowadzącą do spontanicznego formowania się trójwymiarowych cząstek, zachowujących pożądane właściwości dwuwymiarowych struktur.

r   e   k   l   a   m   a

Zaczyna się od tlenku grafenu, czyli stosu kilku warstw utlenionego grafenu o rozpiętości do kilkuset mikrometrów, którego płatki wprowadzane są do ultradźwiękowego rozpylacza. Ten pod wysokim ciśnieniem wystrzeliwuje je w postaci grafenowych mikrosfer do superrozgrzanego (160°C) organicznego rozpuszczalnika, zawierającego czynnik redukcyjny. Połączenie wysokiej temperatury i działania środka redukującego prowadzi do gwałtownego odgotowania wilgoci na powierzchni mikrosfer. Szybkość tej reakcji sprawia, że opuszczająca mikrosferę woda powoduje wypchnięcie grafenowych włókien na zewnątrz, tworząc w ten sposób promieniście ułożone warstwy, przypominające pomponiki na zimowych czapkach. Grafenowe pomponiki łatwo następnie ściągnąć z powierzchni roztworu.

W ten sposób uzyskujemy trójwymiarowe cząsteczki w niedrogim i szybkim procesie. Zbudowane z nich elektrody okazują się mieć pojemność na poziomie 1500-1650 mAh/cm3, ponad trzykrotnie większej niż pojemność tradycyjnych anod grafitowych (ok. 372 mAh/cm3). Sam proces pozwala na o wiele więcej – badacze rozważają np. tworzenie materiałów hybrydowych, w których wewnątrz grafenowych „pomponików” znajdą się nanocząstki krzemu, i które można byłoby bezpośrednio zastosować w ogniwach litowo-jonowych. Pozwoliłoby to wielokrotnie wydłużyć ich żywotność, chroniąc je przed konsekwencjami zmian objętości struktur krzemowych w trakcie procesów elektrochemicznych.

Szansa na wdrożenie tego rozwiązania jest spora – praca realizowana była w ramach grantów przyznanych przez koreańskie Ministerstwo Gospodarki bazującej na Wiedzy i Koreańskiego Instytutu Oceny i Planowania Technik Energetycznych, a kilku uczestniczących w niej badaczy to pracownicy GS Energy, jednej z wiodących firm sektora energetycznego Korei Południowej.

© dobreprogramy
r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a

Komentarze

r   e   k   l   a   m   a
r   e   k   l   a   m   a
Czy wiesz, że używamy cookies (ciasteczek)? Dowiedz się więcej o celu ich używania i zmianach ustawień.
Korzystając ze strony i asystenta pobierania wyrażasz zgodę na używanie cookies, zgodnie z aktualnymi ustawieniami przeglądarki.