SAC-förberedelseprocess. Kreditera: Naturkommunikation (2020). DOI:10.1038/s41467-020-18820-y
Uppladdningsbara litiumjonbatterier (LIB) anses vara det bästa hoppet för nästa generations batteriteknologi, tack vare deras långa livscykel, hög specifik effekt och energitäthet. Dock, de har inte uppfyllt de ständigt ökande kraven från framväxande teknologier som elfordon. Li-Se batteriteknik anses alltmer vara ett verkligt alternativ till LIBs på grund av dess höga teoretiska volymkapacitet och mycket högre konduktivitet.
I den första studien i sitt slag, publicerad av Naturkommunikation tidning, ingenjörer från Surrey's Advanced Technology Institute (ATI), i samarbete med teamet vid University Technology of Sydney beskriver de hur de använde en enatomskatalysator för att skapa mycket effektiva katoder för Li-Se-batterier. De visar att deras batterier har en överlägsen hastighetskapacitet och enastående långtidscykelprestanda.
Surrey-teamet brukade försiktigt kontrollera zeolitiska imidazolatramverk (ZIF) partiklar som placerades på ytan av polystyrenkulor. Kärnskalet på ZIF omvandlades sedan till ett ihåligt strukturerat kolmaterial.
Genom ytterligare finjustering, teamet från ATI producerade framgångsrikt atomisk koboltelektrokatalysator, kvävedopat ihåligt poröst kol, kvävedopade ihåliga porösa nanopartiklar av kol och kobolt. Genom att bädda in selen i ihåliga strukturerade kolpartiklar, kol/selenkompositer framställdes.
De atomära koboltelektrokatalysatorerna användes som katodmaterial för Li-Se-batterier och visade tydligt överlägsen elektrokemisk prestanda inklusive en överlägsen hastighetskapacitet (311 mA h g −1 vid 50 C) och utmärkt cykelstabilitet (267 mA h g −1 efter 5000 cykler med en kapacitetsminskning på 0,0067 % per cykel vid en strömtäthet på 50 C) med en Coulombic effektivitet på ~100 %.
Dr Jian Liu, en av huvudförfattarna och docent i energimaterial vid ATI, sa:
"Vi tror verkligen att vårt atomära koboltdopade syntetiserade material kan bana väg för litiumselenbatterier att bli den bästa batteriteknologin för framtida generationer. Även om våra resultat är otroligt uppmuntrande, det finns fortfarande en bit kvar att göra vår dröm om hög kapacitet, hållbar batteriteknik är verklighet."
Professor Ravi Silva, chef för ATI vid University of Surrey, sa:
"Vi är otroligt stolta över det mycket kreativa och utmärkta arbete som Dr. Lius team har producerat – ett stycke forskning som kan vara ett avgörande ögonblick för utveckling av hållbar batteriteknologi."
