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भविष्य की बैटरी: लिथियम-सल्फर एक ग्रैफेन रैपर के साथ

Anonim

जब आप एक ऊर्जा भंडारण इकाई और इलेक्ट्रॉन / आयन हस्तांतरण नेटवर्क को जोड़ते हैं तो एक उपन्यास बहुआयामी सल्फर इलेक्ट्रोड के चारों ओर "आश्चर्य सामग्री" graphene की पतली शीट लपेटते हैं तो आप क्या प्राप्त करते हैं? रिचार्जेबल लिथियम-सल्फर बैटरी के लिए एक बेहद आशाजनक इलेक्ट्रोड संरचना डिजाइन।

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लिथियम-सल्फर बैटरी बहुत ही व्यावसायिक हित में हैं क्योंकि वे सैद्धांतिक विशिष्ट ऊर्जा घनत्व को अपने पहले से ही स्थापित चचेरे भाई, लिथियम आयन बैटरी की तुलना में काफी अधिक दावा करते हैं।

एआईपी पब्लिशिंग से पत्रिका एपीएल सामग्री में, बीजिंग इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में डॉ। वसंत कुमार के नेतृत्व में शोधकर्ताओं की एक टीम और बीजिंग इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी में प्रोफेसर रेन्ज़ी चेन ने प्रदर्शन के लिए नैनोवेल पर एक बहुआयामी सल्फर कैथोड के अपने डिजाइन का वर्णन किया- कम दक्षता और क्षमता गिरावट जैसे संबंधित मुद्दों।

धातु कार्बनिक ढांचे (एमओएफ) ने हाल ही में बहुत ध्यान आकर्षित किया है, हाइड्रोजन स्टोरेज, कार्बन डाइऑक्साइड अनुक्रमण, उत्प्रेरण और झिल्ली में व्यापक अनुप्रयोगों के लिए धन्यवाद। और अपने कैथोड बनाने के लिए, टीम ने एक प्रवाहकीय छिद्र कार्बन पिंजरे का उत्पादन करने के लिए एमओएफ "टेम्पलेट के रूप में" टैप किया - जिसमें सल्फर मेजबान के रूप में कार्य करता है और प्रत्येक सल्फर-कार्बन नैनोपार्टिकल ऊर्जा भंडारण इकाइयों के रूप में कार्य करता है जहां इलेक्ट्रोकेमिकल प्रतिक्रियाएं होती हैं।

कैम्ब्रिज के एक शोध वैज्ञानिक काई ज़ी ने बताया, "हमारे कार्बन मचान अपने भौतिक ढांचे के भीतर सक्रिय सामग्री को सीमित करने के लिए एक भौतिक बाधा के रूप में कार्य करता है।" "इससे साइक्लिंग स्थिरता और उच्च दक्षता में सुधार होता है।" उन्होंने यह भी पाया कि लचीली graphene की पतली शीट के भीतर सल्फर-कार्बन ऊर्जा भंडारण इकाई को आगे लपेटकर इलेक्ट्रॉनों और आयनों के परिवहन की गति।

बेहतर क्षमता के पीछे क्या है? टीम के मुताबिक, उच्च विद्युत चालकता वाले इंटरकनेक्टेड ग्रेफेन नेटवर्क द्वारा फास्ट चार्ज-ट्रांसफर कीनेटिक्स संभव हो गए हैं। उनके काम से पता चलता है कि प्रवाहकीय कनेक्शन के साथ एक छिद्रपूर्ण मचान की समग्र संरचना रिचार्जेबल बैटरी के लिए एक आशाजनक इलेक्ट्रोड संरचना डिजाइन है।

क्सी ने कहा, यह काम सल्फर के उपयोग को बढ़ाने और बैटरी की चक्र स्थिरता में सुधार करने के लिए "बुनियादी, लेकिन लचीला, दृष्टिकोण दोनों प्रदान करता है।" "डोपिंग या पॉलिमर कोटिंग द्वारा इकाई या उसके ढांचे में संशोधन पूरे नए स्तर पर प्रदर्शन कर सकता है।"

अनुप्रयोगों के संदर्भ में, आयन / इलेक्ट्रॉन ढांचे के साथ ऊर्जा भंडारण के उपन्यास बैटरी डिजाइन के अनूठे एकीकरण ने अब उच्च प्रदर्शन वाले गैर-टॉपोटैक्टिक (क्रिस्टलीय ठोस में संरचनात्मक परिवर्तन शामिल नहीं) के निर्माण के लिए दरवाजा खोला है, प्रतिक्रिया-आधारित ऊर्जा भंडारण सिस्टम।

टीम के लिए अगला क्या है? "हम उच्च ऊर्जा घनत्व बैटरी प्राप्त करने के लिए हाइब्रिड फ्री-स्टैंडिंग सल्फर कैथोड सिस्टम बनाने पर ध्यान केंद्रित करेंगे, जिसमें बैटरी के इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन को बढ़ाने के लिए उपन्यास इलेक्ट्रोलाइट घटकों को बनाने और लिथियम 'संरक्षण परतों' का निर्माण शामिल होगा।

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कहानी स्रोत:

अमेरिकन इंस्टीट्यूट ऑफ फिजिक्स (एआईपी) द्वारा प्रदान की जाने वाली सामग्री। नोट: सामग्री शैली और लंबाई के लिए संपादित किया जा सकता है।


जर्नल संदर्भ :

  1. रेन्ज़ी चेन, तेंग झाओ, टियां टियां, शुई काओ, पॉल आर। कॉक्सन, काई शी, डेविड फेरेन-जिमेनेज, आर वसंत कुमार और एंथनी के। चेथम। ग्रैफेन-लिपटे सल्फर / धातु कार्बनिक ढांचे (एमओएफ) - लिथियम सल्फर बैटरी के लिए माइक्रोवेरस कार्बन कंपोजिट - लिथियम सल्फर बैटरी के लिए ग्रेफेन-लिपटे सल्फर / धातु कार्बनिक ढांचे (एमओएफ) - माइक्रोवेरस कार्बन कंपोजिटएपीएल सामग्री, 16 दिसंबर 2014 डीओआई: 10.1063 / 1.4 9 01751