Forskare vid University of California, Riverside Bourns College of Engineering har utvecklat en tredimensionell, silikondekorerade, konformad kol-nanorör klusterarkitektur för litiumjonbatterianoder som kan möjliggöra laddning av bärbar elektronik på 10 minuter, istället för timmar.

Litiumjonbatterier är det laddningsbara batteriet för bärbara elektroniska enheter och elfordon. Men, de skapar problem. Batterier i elfordon står för en betydande del av fordonets massa. Och storleken på batterier i bärbar elektronik begränsar trenden med att minska storleken.

Kisel är en typ av anodmaterial som får mycket uppmärksamhet eftersom dess totala laddningskapacitet är 10 gånger högre än kommersiella grafitbaserade litiumjonbatterianoder. Överväg ett förpackat batteri med full cell. Att byta ut den vanliga grafitanoden mot kiselanoder kommer potentiellt att resultera i en ökning av den totala cellkapaciteten med 63 procent och ett batteri som är 40 procent lättare och mindre.

I ett papper, Kiseldekorerade konformade kolnanorörs -kluster för litiumjonbatteri -anod , nyligen publicerad i tidskriften Små , UC Riverside-forskare utvecklade en ny struktur av tredimensionell silikondekorerad konformad kolnanorörsklusterarkitektur via kemisk ångavsättning och induktivt kopplad plasmabehandling.

Litiumjonbatterier baserade på denna nya arkitektur visar en hög reversibel kapacitet och utmärkt cykelstabilitet. Arkitekturen visar utmärkt elektrokemisk stabilitet och irreversibilitet även vid höga laddnings- och urladdningshastigheter, nästan 16 gånger snabbare än konventionellt använda grafitbaserade anoder.

Forskarna tror att den ultrasnabba laddnings- och urladdningshastigheten kan tillskrivas två skäl, sa Wei Wang, huvudförfattare till tidningen.

Ett, den sömlösa anslutningen mellan grafenbelagd kopparfolie och kolnanorör förbättrar den aktiva material-ström-kollektorns kontaktintegritet som underlättar laddning och termisk överföring i elektrodsystemet.

Två, den konformade arkitekturen erbjuder små genomträngande kanaler för snabbare elektrolytåtkomst in i elektroden, vilket kan förbättra hastighetsprestandan.