Forskare vid University of Delaware har upptäckt att fragmenterade nanorörsfilmer av kol kan fungera som självhäftande ledare i litiumjonbatterier.
Litiumjonbatterier driver ett stort antal moderna enheter, från mobiltelefoner, bärbara datorer, och laserpekare till termometrar, hörapparater, och pacemakers. Elektroderna i dessa batterier består vanligtvis av tre komponenter:aktiva material, ledande tillsatser, och pärmar.
Nu, ett team av forskare vid University of Delaware har upptäckt ett "klibbigt" ledande material som kan eliminera behovet av bindemedel.
"Problemet med den nuvarande tekniken är att bindemedlen försämrar batteriets elektrokemiska prestanda på grund av deras isolerande egenskaper, säger Bingqing Wei, professor i maskinteknik. "Vidare, de organiska lösningsmedlen som används för att blanda bindemedel och ledande material tillsammans bidrar inte bara till kostnaden för den slutliga produkten, men är också giftiga för människor."
Kolnanorör till undsättning
Wei och doktoranden Zeyuan Cao upptäckte nyligen att fragmenterade kolnanorörsmakrofilmer (FCNT) kan fungera som adhesiva ledare, som kombinerar två funktioner i ett material. Deras arbete redovisas i ACS Nano , en specialpublikation från American Chemical Society, och de har lämnat in en patentansökan på upptäckten.
Bingqing Wei leder ett forskarlag som har upptäckt att fragmenterade nanorörsfilmer av kol kan fungera som limledare i litiumjonbatterier.
Wei förklarar att FCNT är nätliknande nät med "tentakler" som är kopplade till aktiva litiumbaserade katod- och anodmaterial. De sätts sedan ihop med hjälp av enkel ultraljudsbearbetning. Processen använder inga organiska lösningsmedel.
"Vi har funnit att de självhäftande FCNT -ledarna faktiskt har högre vidhäftningsstyrka än PVDF, bindemedlet som traditionellt används vid tillverkning av litiumjonbatterier, " säger han. "Vi har också visat att dessa kompositelektroder uppvisar högre elektrisk ledningsförmåga än traditionella material, och vi har uppnått dessa fördelar i en billig grön tillverkningsprocess som ersätter giftiga organiska lösningsmedel med bara vatten och alkohol."
"Det finns en bred marknad för litiumjonbatterier, " han lägger till, "och vi ser stor potential för användningen av denna teknik i fordonsapplikationer, där snabbladdning och urladdning krävs."
Tillvägagångssättsstrategin kan också användas för elektrodberedning för andra energilagringsanordningar såsom elektrokemiska kondensatorer.
