Litiumjonbatterier används för att driva många saker från mobiltelefoner, bärbara datorer, surfplattor till elbilar. Men de har några nackdelar, inklusive begränsad energilagring, låg hållbarhet och lång laddningstid. Nu, forskare vid Institute of Bioengineering and Nanotechnology (IBN) från A*STAR har utvecklat ett nytt sätt att producera mer hållbara och längre hållbara litiumjonbatterier. Detta fynd rapporterades idag i Avancerade material tidning.

Leds av IBNs verkställande direktör professor Jackie Y. Ying, forskarna uppfann en generaliserad metod för att producera anodmaterial för litiumjonbatterier. Anoderna är gjorda av metalloxid nanoskikt, som är ultratunna, tvådimensionella material med utmärkta elektrokemiska och mekaniska egenskaper.

Dessa nanosheet är 50, 000 gånger tunnare än ett pappersark, möjliggör snabbare laddning av ström jämfört med nuvarande batteriteknik. Den breda ytan på nanoskikten ger bättre kontakt med elektrolyten, vilket ökar lagringskapaciteten. Materialet är också mycket hållbart och går inte lätt sönder, vilket förbättrar batteriets hållbarhet. Befintliga metoder för att tillverka metalloxid-nanoskikt är tidskrävande och svåra att skala upp.

IBN -forskarna kom på ett enklare och snabbare sätt att syntetisera metalloxid -nanoskikt med grafenoxid. Grafenoxid är ett 2-D kolmaterial med kemisk reaktivitet som möjliggör tillväxt av metalloxider på dess yta.

Grafenoxid användes som mall för att odla metalloxider till nanoskiktstrukturer via en enkel blandningsprocess, följt av värmebehandling. Forskarna kunde syntetisera en mängd olika metalloxider som nanoskikt, med kontroll över sammansättningen och egenskaperna.

Den nya tekniken tar en dag att producera nanoskikten, jämfört med en vecka för tidigare rapporterade metoder. Det kräver inte användning av en tryckkammare och har bara två steg i syntesprocessen, gör nanoskikten enkla att tillverka i stor skala.

Tester visade att nanoskikten som produceras med denna generaliserade metod har utmärkta litiumjonbatteriets anodprestanda, med vissa material som varar tre gånger längre än grafitanoder som används i nuvarande batterier.

"Våra nanoskivor har visat stort löfte för användning som litiumjonanoder. Denna nya metod kan vara nästa steg mot utvecklingen av metalloxid-nanoskivor för högpresterande litiumjonbatterier. Den kan också användas för att avancera andra applikationer inom energilagring , katalys och sensorer, "sade prof Ying.