Sebagai permintaan global untuk kendaraan listrik dan peningkatan penyimpanan energi terbarukan, demikian juga kebutuhan akan teknologi baterai yang terjangkau dan berkelanjutan. Sebuah studi baru yang dipimpin oleh para peneliti dari Departemen Bahan dan Sains Nanoingenier di University of Rice, bersama dengan kolaborator Universitas Baylor dan Institut Pendidikan India dan Penelitian Ilmu Pengetahuan Thiruvananthapuram, telah memperkenalkan solusi inovatif yang dapat memengaruhi teknologi elektrokimia untuk penyimpanan energi. Penelitian ini baru -baru ini diterbitkan di majalah Bahan fungsional canggih.
Menggunakan produk sampingan dari industri minyak dan gas, peralatan bekerja dengan bahan karbon dengan cara yang unik, kerucut dan cakram kecil, dengan struktur grafik murni. Bentuk -bentuk yang tidak biasa ini diproduksi melalui pirolisis hidrokarbon yang dapat diskalakan dapat membantu mengatasi tantangan data panjang untuk anoda dalam penelitian baterai: cara menyimpan energi dengan elemen seperti natrium dan kalium, yang jauh lebih murah dan lebih banyak tersedia daripada lithium.
“Selama bertahun -tahun, kita tahu bahwa natrium dan kalium adalah alternatif yang menarik bagi lithium,” kata penulis yang sesuai Pulickel Ajayan, Benjamin M. dan Mary Greenwood Anderson Profesor Teknik di Rice. “Tapi tantangannya selalu untuk menemukan bahan anoda berbasis karbon yang dapat menyimpan ion yang lebih besar ini secara efisien.”
Baterai lithium tradisional bergantung pada grafit sebagai bahan anoda. Namun, struktur grafit yang sama gagal dalam hal natrium atau kalium. Atom -atom mereka terlalu besar dan interaksi terlalu rumit untuk meluncur di dalam dan di luar lapisan yang sangat penuh dengan grafit.
Tetapi dengan memikirkan kembali bentuk karbon pada tingkat mikroskopis, peralatan menemukan solusi. Struktur kerucut dan cakram menawarkan kelengkungan dan ruang yang menyambut ion natrium dan kalium tanpa perlu doping kimia (proses menambahkan sejumlah kecil atom atau molekul spesifik untuk mengubah sifatnya) atau modifikasi buatan lainnya.
Ini eksklusif Brief teknologi Wawancara, diedit untuk durasi dan kejelasan, dengan penulis pertama Atin Pramanik, rekan postdoctoral di Laboratorium Ajayan.
Brief teknologi: Apa tantangan teknis terbesar yang dihadapi dalam mengembangkan metode penyimpanan energi ini?
Pramanik: Dalam karya khusus ini, kami menggunakan karbon grafis karena bahan itu disintesis dari minyak dan gas alam dengan produk. Materi itu sangat murah; Kami hanya melemparkannya ke lapangan atau di suatu tempat, tetapi tidak ramah terhadap lingkungan. Dan dari bahan itu, kami mensintesis karbon unik (karbon grafis, yang sangat morf, dan digunakan untuk baterai ion natrium.
Jadi, hari ini, yang paling penting adalah bahwa teknologi lithium dipasarkan. Tetapi lithium tradisional tidak terdistribusi dengan baik di seluruh dunia. Harga lithium beberapa kali lebih tinggi dari natrium, tetapi, untungnya, natrium didistribusikan secara merata di seluruh dunia.
Kemudian, katakanlah seorang peneliti sedang mencoba membuat baterai ion natrium yang dipasarkan untuk penggunaan praktis, bukan hanya penelitian. Satu hal khusus yang ingin saya sebutkan adalah bahwa grafik karbon sangat baik untuk lithium dan bahan anoda baterai yang saat ini dipasarkan. Tetapi grafit tidak baik untuk natrium karena ada ruang lapisan, dan lithium dapat bergerak sangat cepat di antara lapisan, tetapi natrium tidak bisa karena ukuran natrium jauh lebih besar dari lithium. Jadi, kami adalah morfologi unik di mana natrium dapat diintegrasikan ke dalam struktur grafiti. Itu benar -benar hal yang baik; Itulah yang baru saja kami kembangkan.
Brief teknologi: Bagaimana perbedaannya dari metode penyimpanan energi terbarukan sebelumnya?
Pramanik: Ada tiga, empat atau mungkin lima maksimum. Dalam penelitian kami, karbon grafiti menunjukkan kinerja baterai natrium ion reversibel yang sangat tinggi. Oleh karena itu, ini benar -benar unik dibandingkan dengan karya yang dilaporkan sebelumnya.
Brief teknologi: Apakah Anda memiliki rencana yang sudah ada atau lebih banyak penelitian, pekerjaan, dll.? Jika tidak, apa langkah Anda selanjutnya?
Pramanik: Kami memantau berdasarkan pekerjaan ini. Kemudian, kami baru saja menerbitkan bagian dari karya untuk bersepeda yang lebih lama, dll., Hanya untuk memasarkannya.
Brief teknologi: Apakah ada hal lain yang ingin Anda tambahkan yang tidak saya sentuh?
Pramanik: Yang paling unik adalah pengembangan materi, karena bahan ini sangat murah. Seperti yang saya katakan di awal, ini berasal dari produk -produk yang berasal dari minyak dan gas alam yang diturunkan. Karena itu, sangat murah, dan Anda dapat melakukannya dalam skala kilogram, dan Anda benar -benar dapat memanjatnya lebih banyak lagi. Itu adalah sesuatu yang unik.
Kemudian, saya akan mengatakan bahwa bahan ini berkelanjutan karena, karena bahan limbah, ia membuat produk yang dapat digunakan. Jadi, itu yang paling penting. Selain itu, kami juga memiliki kinerja baterai yang sangat berkelanjutan. Itu adalah sesuatu yang unik.
