Ram (a) visar en schematisk bild av Nanonet, en gitterstruktur av titandisilicid (TiSi2) belagd med kisel (Si) partiklar för att bilda den aktiva komponenten för litiumjonlagring. En mikroskopisk vy (b) av kiselbeläggningen på Nanonets. Kristalliniteten (c) för Nanonet -kärnan och Si -beläggningen. Kristalliniteten för TiSi2 och Si (markerad med den prickade röda linjen) visas i en gitterupplöst bild (d) från transmissionselektronmikroskopi. Upphovsman:Nano Letters
En liten byggnadsliknande titanstruktur av Nanonets belagd med kiselpartiklar kan bana väg för snabbare, lättare och längre hållbara litiumjonbatterier, enligt ett team av Boston College -kemister som utvecklat det nya anodmaterialet med hjälp av nanoteknik.
De webbliknande Nanonets som utvecklats i laboratoriet för adjunkt i kemi Dunwei Wang erbjuder en unik strukturell styrka, mer yta och större konduktivitet, som producerade en laddnings-/återladdningshastighet fem till tio gånger större än typiskt litiumjonanodmaterial, en vanlig komponent i batterier för en rad konsumentelektronik, enligt fynd publicerade i den nuvarande onlineutgåvan av American Chemical Society -tidskriften Nano bokstäver .
Dessutom, Nanonets visade sig vara exceptionellt hållbara, visar en försumbar minskning av kapaciteten under laddnings- och omladdningscykler. Forskarna observerade i genomsnitt 0,1% kapacitet blekning per cykel mellan 20:e och 100:e cyklerna.
"När forskare strävar efter nästa generation av laddningsbar litiumjonbatteriteknik, en premie har lagts på ökad effekt och en längre batterilivslängd, "sa Wang." I det sammanhanget, Nanonet -enheten gör ett stort steg mot dessa två mål och ger oss ett överlägset anodmaterial. "
Litiumjonbatterier används vanligen i konsumentelektronik. Denna typ av uppladdningsbart batteri tillåter litiumjoner att flytta från anodelektroden till katoden när den används. Vid laddning, jonerna rör sig från katoden tillbaka till anoden.
Nanonets struktur och konduktivitet förbättrade möjligheten att sätta in och extrahera litiumjoner från den partikelformiga kiselbeläggningen, rapporterade laget. Kör med en laddnings-/urladdningshastighet på 8, 400 milliampere per gram (mA/g) - vilket är ungefär fem till tio gånger större än liknande enheter - materialets specifika kapacitet var större än 1, 000 milliamp/timme per gram (mA-h/g). Vanligtvis, bärbara litiumjonbatterier är klassade var som helst mellan 4, 000 och 12, 000 mA/h, vilket innebär att det bara skulle ta mellan fyra och 12 gram av Nanonet -anodmaterialet för att uppnå liknande kapacitet.
Wang sa att förmågan att bevara den kristallina titankiselkärnan under laddnings-/urladdningsprocessen var nyckeln till att uppnå Nanonets anodmaterials höga prestanda. Ytterligare forskning i hans laboratorium kommer att undersöka Nanonets prestanda som ett katodmaterial.
