Forskere koker opp nye batteranoder med vilt sopp

The Toy Master is Everywhere! (Juli 2019).

Anonim

Karbonfibre avledet fra en bærekraftig kilde, en type vill sopp og modifisert med nanopartikler har vist seg å overgå konvensjonelle grafittelektroder for litiumionbatterier.

Forskere ved Purdue University har skapt elektroder fra en art av villzwamp, kalt Tyromyces fissilis.

"Nåværende state-of-the-art litium-ion-batterier må forbedres både i energitetthet og effekt, for å møte fremtidig energilagringsbehov i elektriske kjøretøyer og energilagringsteknologier, " sa Vilas Pol, en lektor i skolen for kjemisk ingeniørfag og skolen for materialteknikk. "Så det er et stort behov for å utvikle nye anodematerialer med overlegen ytelse."

Batterier har to elektroder, kalt en anode og en katode. Anodene i de fleste av dagens litiumionbatterier er laget av grafitt. Litiumioner er inneholdt i en væske som kalles elektrolytt, og disse ionene lagres i anoden under oppladning.

Pol og doktorand Jialiang Tang har funnet ut at karbonfibre avledet fra Tyromyces fissilis og modifisert ved å feste koboltoksid nanopartikler, overgår konvensjonell grafitt i anodene. Hybriddesignen har et synergistisk resultat, sa Pol.

"Både karbonfibre og koboltoksydpartikler er elektrokemisk aktive, så kapasitetsnummeret ditt går høyere fordi de begge deltar, " sa han.

Hybridanodene har en stabil kapasitet på 530 milliamp timer per gram, som er en og en halv ganger større enn grafittens kapasitet.

Resultater er detaljert i et papir som vises online 17. mars i American Chemical Society's Sustainable Chemistry & Engineering journal.

En tilnærming for å forbedre batteriets ytelse er å modifisere karbonfibre ved å feste visse metaller, legeringer eller metalloksyder som muliggjør økt lagring av litium under oppladning. Tang fikk ideen om å tappe sopp for råvarer mens han forsket på alternative kilder for karbonfibre.

"Metodene som nå brukes til å produsere karbonfibre til batterier, er ofte kjemiske tunge og dyre, " sa Tang.

Han la merke til en sopp som vokste på en rottende trestubbe i bakgården og bestemte seg for å studere sitt potensial som kilde for karbonfibre.

"Jeg var nysgjerrig på strukturen, så jeg kuttet den åpen og fant at den har svært interessante egenskaper, " sa han. "Det er veldig gummiaktig og likevel veldig tøft samtidig. Mest interessant, når jeg kutter det åpent, har det en veldig fibrøs nettverksstruktur."

Sammenligninger med andre sopp viste at Tyromyces fissilis var spesielt rikelig i fibre. Fibrene behandles under høye temperaturer i et kammer som inneholder argongass under anvendelse av en prosedyre kalt pyrolyse, hvilket gir rent karbon i den opprinnelige formen av soppfibrene.

Fibrene har et uordnet arrangement og blander seg som spaghetti nudler.

"De danner et ledende sammenkoblet nettverk, " sa Pol.

Det sammenkoblede nettverket gir raskere elektronisk transport, noe som kan resultere i raskere batteriladning.

Elektronmikroskopiundersøkelser ble utført ved Birck Nanotechnology Center i Purdues Discovery Park.

menu
menu