קמצוץ גרפן מוביל לאלקטרוליט הסוללות המוצק "הקשה" בעולם

על ידי שילוב של חומר קרמי עם גרפן, מהנדסי אוניברסיטת בראון הפכו את מה שלטענתם לאלקטרוליט המוצק החזק ביותר שנבנה עד כה .

סוללת מצב מוצק, בה האלקטרוליט הנוזל הנושא את המטען מוחלף לחלופה מוצקה, מבטיחה מספר יתרונות ביצועים על פני פתרונות נוכחיים, אך יש כמה בעיות שצריך לפתור קודם. מדענים מאוניברסיטת בראון מדווחים על עיצוב חדש שמתגבר על כמה מהמכשולים העיקריים , תוך שימוש בתערובת עדינה של קרמיקה וגרפן החומר הנהדר כדי לייצר את האלקטרוליט המוצק והחזק ביותר עד כה .

כפתרון הנושא יוני ליתיום קדימה ואחורה בין האנודה לקתודה בזמן שהסוללה נטענת ומשוחררת, אלקטרוליטים נוזליים ממלאים תפקיד חשוב בתפקודם של סוללות הליתיום-יון של ימינו. אך נוזלים נדיפים מאוד אלה מהווים סכנת שריפה כאשר הסוללה במעגל קצר, כך שניתן יהיה לשפר את הבטיחות.

בנוסף, אלקטרוליטים אלטרנטיביים יכולים להציע צפיפות אנרגיה גבוהה יותר ואף לאפשר לשיפור רכיבי סוללה אחרים. לדוגמא, האנודה עשויה בדרך כלל מנחושת וגרפיט, אך מדענים מאמינים כי אלקטרוליט מוצק יאפשר לסוללה לפעול על אנודה ליתיום טהור, דבר שעלול לשבור את "צוואר הבקבוק בצפיפות האנרגיה", על פי מחקר שפורסם לאחרונה.

אך שילוב אלקטרוליט מוצק אינו קל כלל וכלל, המאמצים עד כה מכוסים בשבירות וקורוזיה של חלקים אחרים בסוללה. השימוש בחומרים קרמיים התגלה כאופציה, אך גם אופיים השבריר הוכיח כבעייתי. חוקרים מאוניברסיטת בראון מאמינים שהם יכולים להתגבר על החיסרון הזה על ידי הוספת מגע של גרפן, חומר הפלא החזק וקל המשקל שמציע גם מוליכות חשמלית גבוהה, תכונה שהיה צריך לנהל בזהירות למטרות אלה.

אתה רוצה שהאלקטרוליט יוביל יונים ולא חשמל. גרפן הוא מוליך חשמלי טוב, כך שאנשים עשויים לחשוב שאנחנו יורים בעצמנו בכף הרגל על ​​ידי הכנת מוליך לאלקטרוליט שלנו. אבל אם נשמור על הריכוז מספיק נמוך, נוכל למנוע את גרפן המוליך, ועדיין לקבל את התועלת המבנית.

ניטין פדוקור, מחבר המחקר.

הצוות מצא את הכתם המתוק הזה על ידי שילוב של מספר טסיות דם גרפין זעירות עם אבקת קרמיקה, ואז חימום התערובת ליצירת מרוכב קרמי-גרפן. בבדיקות הצוות הראה כי החומר האלקטרוליטי הציע פעמיים את חוזק הקרמיקה בלבד וכי הוספת גרפן לא הפריעה לביצועים החשמליים שלו.

" מה שקורה הוא שכאשר מתחילים סדק בחומר, טסיות הגרפן למעשה מחזיקות את המשטחים השבורים זה לזה, כך שנדרש יותר אנרגיה כדי שהסדק יצמח", אומר אתנסיו.

Original text


החוקרים אומרים כי ככל שהם יודעים, זהו " האלקטרוליט המוצק והקשה ביותר שעשה עד כה ", והם מקווים שעם עבודה רבה יותר היא תוכל למצוא את דרכה למכשירים ליישומים יומיומיים. מכאן מתכננים החוקרים להמשיך להתנסות בחומרים ולבדוק חלופות לגרפן וסוגים שונים של קרמיקה כדי להגדיל עוד יותר את הביצועים שלהם.

מידע נוסף: www.brown.edu

מומלץ

מאפיינים, יתרונות ושימושים של חומץ תפוחים
אבוקדו: איך לשתול את בורו?
מאפיינים, יתרונות ושימושים של עלי דפנה