Energy

Merevolusi baterai natrium-ion yang dapat diisi ulang dengan anoda karbon ‘doped’


Terisi daya: merevolusi baterai natrium-ion yang dapat diisi ulang dengan anoda karbon'doped'

Para peneliti di Korea telah mengembangkan anoda berbasis karbon ‘heteroatom-doped’ (dimodifikasi) yang membantu baterai natrium-ion melampaui kinerja baterai lithium-ion. Kredit: Universitas Maritim dan Kelautan Korea

Saat dunia menyadari krisis lingkungan yang akan segera terjadi, para ilmuwan mulai mencari sumber energi yang berkelanjutan. Baterai isi ulang seperti baterai lithium-ion mengalami lonjakan popularitas, bersamaan dengan produksi teknologi ‘lebih hijau’ seperti kapal penggerak listrik (yang sedang dikembangkan untuk memenuhi peraturan lingkungan oleh Organisasi Maritim Internasional) dan kendaraan listrik lainnya. Namun, litium jarang dan sulit didistribusikan, yang membuat keberlanjutannya diragukan sekaligus mempertaruhkan peningkatan biaya yang tajam.

Oleh karena itu, para peneliti beralih ke baterai natrium-ion (SIB), yang secara elektrokimia mirip dengan baterai lithium-ion dan menawarkan keuntungan seperti kelimpahan natrium yang lebih tinggi dan produksi yang lebih murah. Namun, saat ini, bahan anoda standar dalam SIB adalah grafit, yang secara termodinamika tidak stabil dengan ion natrium dan menyebabkan kapasitas reversibel yang lebih rendah (ukuran penyimpanannya) dan kinerja yang buruk.

Untuk tujuan ini, para peneliti di Korea Maritime and Ocean University, Korea, berangkat untuk menemukan bahan anoda non-grafit yang cocok untuk SIB. Dr. Jun Kang, ilmuwan utama, berkata, “Karena SIB memiliki kinerja yang rendah — hanya 1/10th kapasitas baterai lithium-ion — sangat penting untuk menemukan anoda efisien yang mempertahankan biaya dan stabilitas grafit yang rendah. “

Sekarang, dalam studi terbaru mereka yang dipublikasikan di Jurnal Sumber Daya, para ilmuwan melaporkan strategi berikut untuk mengatasi keterbatasan bahan anoda berbasis karbon untuk SIB: (1) Menggunakan struktur berpori hierarkis yang mampu mempromosikan Na cepat+ transportasi dari zona curah elektrolit ke antarmuka bahan aktif; (2) mempertahankan luas permukaan spesifik yang besar di mana Na+ bermigrasi ke antarmuka, yang dapat dengan mudah diakses di materi aktif; (3) mempertahankan cacat permukaan dan struktur pori yang memungkinkan interkalasi dari permukaan ke interior; (4) mempertahankan struktur nano di Na+ dimasukkan ke dalam bahan aktif dari cacat dan pori-pori yang memiliki jalur difusi pendek; dan (5) meningkatkan jumlah situs aktif karena cacat ekstrinsik yang dihasilkan dari elemen ini melalui doping elemen hetero. Strategi ini menyebabkan performa elektrokimia baterai meningkat secara signifikan, bahkan melebihi performa baterai lithium-ion saat ini!

Dalam dua studi sebelumnya, mereka berhasil menguji metode ini menggunakan fosfor dan sulfur, yang ditampilkan di halaman sampul Karbon dan Bahan & Antarmuka Terapan ACS, masing-masing.

Kang optimis dengan berbagai potensi aplikasi teknologi mereka, seperti di kapal penggerak listrik dan kendaraan lain, drone, dan bahkan CPU berkinerja tinggi. “Kelima faktor ini menghasilkan retensi kapasitas yang baik, kapasitas yang dapat dibalik, stabilitas siklus yang sangat tinggi, efisiensi coulombik awal yang tinggi (80%), dan kemampuan kecepatan yang luar biasa. Artinya, mereka dapat digunakan untuk waktu yang lama bahkan dengan penggunaan baterai yang intens,” jelasnya.

Mempertimbangkan keunggulan natrium dibandingkan litium, temuan ini tentunya memiliki implikasi penting bagi rekayasa baterai yang berkelanjutan, murah, dan berkinerja tinggi dan dapat membawa kita selangkah lebih dekat ke realisasi masa depan yang hemat energi.


Bagaimana korsleting pada baterai logam litium dapat dicegah


Informasi lebih lanjut:
Dae-Yeong Kim dkk, Memaksimalkan kemampuan laju bahan anoda berbasis karbon untuk baterai natrium-ion, Jurnal Sumber Daya (2020). DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2020.228973

Disediakan oleh National Korea Maritime and Ocean University

Kutipan: Mengisi: Merevolusi baterai natrium-ion yang dapat diisi ulang dengan anoda karbon ‘doped’ (2021, 25 Januari) diambil pada 25 Januari 2021 dari https://techxplore.com/news/2021-01-revolutionizing-rechargeable-sodium-ion-batteries -doped.html

Dokumen ini memiliki hak cipta. Selain dari transaksi yang adil untuk tujuan studi atau penelitian pribadi, tidak ada bagian yang boleh direproduksi tanpa izin tertulis. Konten disediakan untuk tujuan informasi saja.


Halaman Ini Di Persembahkan Oleh : Togel HK