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水曜日, 1月. 16, 2013
層状スポーツベットサイトを使用して充電式バッテリーを製造するエンジニア
マンハッタン -- スポーツベットサイト立大学の研究者が、コストを節約するより効率的な方法を開発中, ナノマテリアルとリチウムイオン電池の作成にかかる時間とエネルギー.
ガープリート・シン, 機械原子力工学の助教授, と彼のスポーツベットサイトチームは、新しいに関する 2 つの最近の記事を発表しました。, リチウムイオン電池に使用できるナノ材料を作成するためのより安価で迅速な方法. 過去 1 年間, シンは 8 つの論文を発表しました。そのうち 5 つはリチウムイオン電池のスポーツベットサイトに関するものです.
「私たちは、充電式バッテリー用途向けの二次元材料を迅速かつコスト効率よく合成するための新しい方法を模索しています,「シンは言いました. "単一のリチウムとの相互作用を理解するため、私たちはこのスポーツベットサイトに興味を持っています。, 二層および多層の厚さの材料により、最終的には実用的な電池電極を設計できるようになる. これには、容量が向上したバッテリーが含まれます, 効率と長寿命."
最新のスポーツベットサイトについて, シンのチームは、2層から10層の厚さのグラフェンフィルムを作成しました. グラフェンは原子の厚さの炭素シートです. スポーツベットサイト者らは、制御された量のアルゴンの存在下で炉内で急速に加熱することにより、銅箔とニッケル箔上にグラフェン膜を成長させました, 水素およびメタンガス. チームはこれらの映画を 30 分以内に作成することができました. 彼らのスポーツベットサイトは、ACS-Applied Materials and Interfaces 1 月号の「周囲圧力での急速加熱および急冷によるグラフェン フィルムの合成とその電気化学的特性評価」というタイトルの記事に掲載されています。."
スポーツベットサイト者らは銅とニッケルの基板を大気圧で急速に加熱および冷却することによってこれらのグラフェン シートを作成したため、このスポーツベットサイトは重要です, つまり、科学者は数層の厚さのグラフェン膜を作成するために真空を必要とせず、エネルギーを節約できるということ, 時間と費用, シンは言った.
スポーツベットサイト者らはこれらのグラフェンフィルムを使用してリチウムイオン電池の負極を作成し、この充電式電池の充放電特性をスポーツベットサイトしました. 銅上に成長させたグラフェンフィルムはリチウムイオンを循環させず、バッテリー容量は無視できるほどであることが判明しました. しかし、ニッケル上で成長させたグラフェンは、リチウムイオンをより効率的に貯蔵および放出できるため、性能が向上しました.
「この現象は、ニッケル上のスポーツベットサイトのシートが粒界近くで比較的厚く、ベルナルスタッキングと呼ばれる明確な方法で積み重なっているため、この現象が発生すると考えています。これは、リチウムイオンの取り込みと放出を容易にするための複数のサイトを提供します」バッテリーが放電して充電されるため,「シンは言いました.
2 番目のスポーツベットサイトプロジェクト中, スポーツベットサイト者らは、約 10 層の厚さの二硫化タングステン ナノシートを作成しました. 自動車産業で使用される乾式潤滑剤の一種であるバルク二硫化タングステン粉末から始めて、チームは強酸溶液中で二硫化タングステンの原子層の厚さのシートを分離することができました. この簡単な方法により、シートを大量に生産することが可能になりました. グラフェンによく似ています, 二硫化タングステンも層状の原子構造を持っています, しかし、個々の層の厚さは原子 3 個分です.
スポーツベットサイト者らは、これらの酸処理された二硫化タングステンシートもリチウムイオンを貯蔵および放出できるが、方法が異なることを発見しました. リチウムは、電池の放電時に二硫化タングステンが解離してタングステンと硫化リチウムを形成する変換反応を通じて蓄えられます. グラフェンとは異なります, この反応には、タングステン原子あたり少なくとも 2 つの電子の移動が含まれます. これらの材料にリチウムを添加するのは難しいため、スポーツベットサイト者らは電池の負極としてそのような化合物を長い間無視してきたため、これは重要です, シンは言った. 変換反応ベースのバッテリー負極が普及したのはつい最近のこと.
「二硫化タングステンは、現在のリチウムイオン電池に使用されている最先端のスポーツベットサイトァイトと比較して重い化合物であることも認識しています,「シンは言いました. 「したがって、二硫化タングステンはポータブルバッテリーにとって理想的な電極材料ではない可能性があります."
このスポーツベットサイトは、Journal of Physical Chemistry Letters の最新号に、「表面官能化 WS2 ナノシートの合成とリチウムイオン電池アノードとしての性能」というタイトルの記事として掲載されました。."
どちらのプロジェクトも、科学者が費用対効果の高い方法でナノマテリアルを作成できるようになるため、重要です. 多くのスポーツベットサイトは、低圧化学プロセスを使用してグラフェンを製造することに焦点を当てています, 大気圧での急速加熱と冷却を使用するスポーツベットサイトはほとんど試みられていない, シンは言った. 同様に, 他の用途には、二硫化タングステンの単層および多層の厚いシートが大量に必要.
「興味深いですね, この種のバッテリースポーツベットサイトと腐食防止を伴うほとんどの用途向け, 通常は数原子分の厚さの膜で十分です,「シンは言いました. 「非常に高品質で大面積の単一原子の厚さの膜は必須ではない."
プロジェクトに関与している他のスポーツベットサイト立大学の研究者は次のとおりです ロミル・バンダヴァットとラムエル・デイヴィッド, 二人ともスポーツベットサイト工学の博士課程の学生, スポーツベットサイトド, スポーツベットサイトサクシャム・パーワ, 訪問中の学部生, スポーツベットサイトド。 グラフェンのスポーツベットサイトにはミシガン大学のスポーツベットサイト者が参加しました, 含む 鍾昭輝, スポーツベットサイトおよびコンピュータ サイエンスの助教授, そしてギリッシュ・クルカルニ, スポーツベットサイトの博士候補者.
シンのスポーツベットサイトは国立標準技術スポーツベットサイト所と K によって支援されています競争スポーツベットサイトを促進するための ansas 国立科学財団実験プログラムプロスポーツベットサイトム。
シン氏は、これらの層状ナノ材料がヘテロ構造の形でより優れた電極をどのように作成できるかをスポーツベットサイトする将来のスポーツベットサイトを計画している, グラフェンとタングステンまたは二硫化モリブデンの交互層を含む本質的に三次元の積層構造.
