คุณสมบัติที่คิดไม่ถึงของผลึกพลวงระดับนาโนเมตร 14;การก่อตัวตามธรรมชาติสิ่งของโครงสร้างกลวง 14;สมรรถช่วยให้แบตเตอรี่ลิเธีร้องไห้ไอออนรุ่นต่อไปมีความหนาแน่นพลังงานสูงขึ้นไปโดยไม่ตัดทอนอายุการใช้งานของแบตเตอรี่โครงสร้างกลวงที่เปลี่ยนได้อาจทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสามารถดองพลังงานได้มากขึ้นและให้พลังงานมากขึ้นระหว่างประจุ

การไหลของลิเธียมไอออนเข้าและจากแบตเตอรี่อัลลอยด์แอโนดตรงนั้นเป็นปัจจัย กำหนด ในแบตเตอรี่พลังงานเท่าไหร่สามารถถือโดยใช้วัสดุสาธารณะการไหลของไอออนมากเกินไปทำให้วัสดุขั้วบวกบวมกับหดตัวลงในที่ระหว่างรอบการชาร์จทำให้เกิดการเสื่อมสภาพมุขกลซึ่งทำให้อายุใช้งานของแบตเตอรี่สั้นลงนักวิจัยได้ปรับปรุง Hollow 1C ก่อนหน้านี้ yolk-shell1D;อนุภาคท้องนาโนที่รองปริมาณการเปลี่ยนแปลงเรื่องเดิมจากการไหลของไอออน แต่การผลิตเหล่ามันซับซ้อนและมีราคาแพง

ณ เวลานี้ทีมวิจัยได้ค้นพบว่าฝุ่นมีขนาดเล็กกว่าความกว้างสรรพสิ่งเส้นผมคนเป็นพันเท่าเทียมโดยธรรมชาติโครงสร้างในระหว่างรอบงานปล่อยประจุเพราะว่าไม่มีการเปลี่ยนแปลงสัดส่วนช่วยให้การไหลสรรพสิ่งไอออนมากขึ้นโดยไม่ทำลาย anodesรายงานการวิจัยวันที่ 1 มิถุนายนที่วารสาร นาโนเทคโนโลยีธรรมดา ร้านแบตเตอรี่คลองเตย.

1C วิศวกรรมนานูนวัสดุกลวงที่ตั้งใจทำมาระยะหนึ่งแล้วและเป็นแนวมุขที่ดีด้วยว่าการปรับปรุงชีวิตกับความเสถียรของแบตเตอรี่แห่งมีความหนาแน่นพลังงานสูง 1D;Matthew McDowell ผู้ช่วยศาสตราจารย์ใน George Wมันสมอง Woodruff School of Mechanical Engineering และ School of Materials Science and Engineering ที่ Georgia Institute of Technology เสนอ1C ปัญหาที่เกิดขึ้นไปคือการสังเคราะห์โครงสร้างนาโนกลวงโดยตรงในชั้นขนาดใหญ่ที่จำเป็นสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์นั้นมีความท้าทายและมีราคาแพงงานค้นพบของเราสามารถนำเสนอวิธีการที่ง่ายขึ้นและคล่องตัวขึ้นซึ่งคงจะนำไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพแห่งลักษณะที่ละม้ายกับโครงสร้างโบ๋ที่ออกแบบโดยตั้งใจ 1D;

นักวิจัยค้นพบเพราะใช้กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนความละเอียดรุ่งเรืองที่อนุญาตจ่ายพวกเขามองเห็นปฏิกิริยาของแบตเตอรี่โดยตรงเมื่อเกิดขึ้นที่ชั้นนาโน1C; นี่ได้ผลทดลองที่ยุ่งยาก แต่ถ้าคุณอดทนและกระทำการทดลองอย่างถูกต้องคุณสามารถเรียนรู้ชิ้นสำคัญจริง ๆ เกี่ยวข้องวิธีการทำงานสรรพสิ่งวัสดุในแบตเตอรี่ 1D;McDowell กล่าว

ทีมซึ่งรวมถึงนักวิจัยจาก ETH Z?richและห้องทดลองแห่งชาติ Oak Ridge ยังใช้การสร้างแบบจำลองเพื่อที่จะสร้างกรอบทางทฤษฎีเพื่อที่จะทำความเข้าใจว่าเหตุไฉนอนุภาคนานูนจึงเกิดขึ้นเองติดสอยห้อยตามธรรมชาติ 14;แทนที่จะหดตัว 14;ระหว่างการถอดแบตเตอรี่ลิเธียมจากแบตเตอรี่

ความสามารถในงานสร้างและเขียนเติมอนุภาคกลวงแห่งกลับด้านในระหว่างงานปั่นจักรยานบังเกิดเฉพาะในผลึกนาโนพลวงเคลือบออกไซด์สถานที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางต่ำกว่าประมาณ 30 นาโนเมตรทีมวิจัยพบว่าพฤติกรรมดังกล่าวเกิดขนมจากเลเยอร์ออกไซด์ที่มีความยืดหยุ่นซึ่งช่วยปันออกสามารถขยายตัวเริ่มแรกได้ในตอน lithiation 14การไหลของไอออนเข้าสู่ขั้วบวก 14;แม้ว่าโดยอัตโนมัติจะดูแลการหดตัวในขณะที่พลวงก่อตัวครอบครองโมฆะในระหว่างการกำจัดไอออนซึ่งครอบครองกระบวนการที่เรียกหาว่า delithiation

การค้นเจอนี้ค่อนข้างน่าประหลาดใจและสั้นเข้าแทนการก่อสร้างโครงสร้างกลวง1C; เมื่อเราสังเกตเห็นพฤติกรรมการกลวงสถานที่โดดเด่นเป็นครั้งแรกมันน่าระทึกใจมากและอิฉันรู้ทันทีดุสิ่งนี้อาจส่งผลกระทบอย่างสำคัญต่อความสามารถของแบตเตอรี่ 1D;McDowell กล่าว

พลวงค่อนข้างจะแพงด้วยกันไม่ได้ใช้คืนในอิกระจิดริดโทรดแบตเตอรี่เชิงการค้าแต่ McDowell เชื่อว่าการก่อเกิดโพรงเหตุเดิมขึ้นเองคงเกิดขึ้นคว้าในอุปกรณ์ที่มีประโยชน์ต่ำกว่าเช่นดีบุกกรรมวิธีต่อไปจักรวมถึงการเพิ่มสอบวัสดุอื่น ๆ และการทำแผนที่วิถีทางสู่งานขยายการทำงานเชิงพาณิชย์

1C มันน่าสนใจที่จะลองเชิงวัสดุอื่น ๆ เพื่อที่จะดูดุพวกมันเปลี่ยนรูปแบบตามกลไกกลวงแห่งหนคล้ายกันหรือไม่ 1D;เขาพูดว่า.1C สิ่งตรงนี้สามารถขยายช่วงสรรพสิ่งวัสดุแห่งหนมีมอบใช้แห่งแบตเตอรี่แบตเตอรี่ทดสอบขนาดเล็กที่ดีฉันประดิษฐ์ขึ้นแสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพณการชาร์จยาประจุที่มีแนวโน้มดังนี้เราแล้วจึงต้องการประมาณวัสดุในที่แบตเตอรี่ขนาดใหญ่ขึ้น 1D;

แม้ว่าพวกเลี่ยนอาจจะมีค่าแพง: สมรรถใช้ในที่แบตเตอรี่โซเดียม - ไอออนและโพแทสเซียม - ไอออนซึ่งเป็นระบบก่อเกิดใหม่สถานที่ต้องทำการวิจัยเพิ่มเติมอีกมากมาย

1C ธุรกิจนี้ทำให้เรารู้มากขึ้นแหววัสดุชนิดนี้วิวัฒนาการภายในแบตเตอรี่อย่างไร,1D;McDowell เสนอ1C ข้อมูลนี้มีความสำคัญดามการนำเครื่องมือเครื่องใช้หรืออุปกรณ์ที่พัวพันไปชดใช้ในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรุ่นต่อไปซึ่งจะสมรรถเก็บแรงงานได้จำเริญและมีความทนทานพอกับแบตเตอรี่ที่อิฉันมีณปัจจุบัน 1D;

นอกเหนือจาก McDowell แล้วผู้แต่ง paper19 อีกต่างหากรวมถึง Matthew Boebinger ขนมจาก Georgia Tech;Olesya Yarema, Maksym Yarema และ Vanessa Wood ขนมจากภาควิชาไอทีและวิศวกรรมไฟฟ้าสถานที่ ETH Z?richและ Kinga Unocic กับ Raymond Unocic จากศูนย์รวมวิทยาศาสตร์เครื่องไม้เครื่องมือนาตุงที่ห้องทดลองแห่งชาติ Oak Ridge