Батареи литиевой серы недавно стали одной из самых горячих тем в области устройств аккумулирования энергии из-за их высокой плотности энергии – который приблизительно в четыре раза выше, чем тот из литий-ионных аккумуляторов, в настоящее время используемых в мобильных устройствах. Одна из основных проблем для практического применения батарей литиевой серы состоит в том, чтобы найти материалы катода, которые демонстрируют долгосрочную стабильность.Международное сотрудничество исследования во главе с Юрием Гогоци Дрексела, доктором философии, Выдающимся преподавателем Стула Университета и Доверенного лица в Колледже Разработки и директором ее Nanomaterials Research Group, создало двумерный наноламинат углерода/серы, который мог быть баллотирующимся кандидатом для использования в качестве катода литиевой серы.
В газете они недавно издали в журнале Angewandte Chemie химии, Gogotsi, наряду с его коллегами в Университете Экс-Марсель объясняют свой процесс для извлечения наноламината от трехмерного материала, названного фазой МАКСА Ti2SC. Их статья была отобрана как статья VIP и будет показана на покрытии журнала.Фаза МАКСА, которая является одной из семьи слоистой керамики, обнаруженной два десятилетия назад Мишелем Барсумом, доктором философии, Выдающимся преподавателем в Отделе Дрекселя Материаловедения & Разработки, использовалась в качестве основания для большой части исследования материалов Дрекселя, предназначенного, чтобы найти лучшие материалы для батарей.
Исследователи нашли, что у наноламинатов углерода/серы есть ковалентное соединение между углеродом и серой и чрезвычайно однородным распределением серы между атомарно тонкими углеродными слоями. Эта структура ключевая для их потенциала для того, чтобы использоваться в качестве материалов электрода для батарей литиевой серы.В настоящее время сера проникла, углеродные наноматериалы продемонстрировали, чтобы быть самыми многообещающими материалами катода для батарей ЛИТИЕВ.
В этих материалах однородное распределение серы в углеродной матрице и сильном взаимодействии между углеродом и серы – два важных фактора, которые затрагивают работу.Наноламинаты углерода/серы, синтезируемые группой Гоготси, демонстрируют ту же самую однородность как пропитанные углеродные наноматериалы, но сера в наноламинатах однородно депонирована в углеродной матрице как атомарно тонкие слои и сильное ковалентное соединение между углеродом, и сера наблюдается.
Это может оказать значительное влияние на увеличение продолжительности жизни батарей следующего поколения.«У нас есть достаточно доказательств, чтобы показать, что это, электрохимическая гравюра может быть сильным методом, чтобы выборочно извлечь элементы ‘M’ из фаз МАКСА, произвести разнообразие ‘ТОПОРА’, выложило слоями структуры, которые не могут быть сделаны иначе», сказал Мэн-Цян Чжао, постдокторский партнер Гоготси и ведущий автор на бумаге.
Это – значительное открытие, потому что есть больше чем 70 фаз МАКСА в известном существовании. Gogotsi оценивает, что разногласия с новым потомством «ТОПОРА» фазы МАКСА, становящимся материалами, которые находят использование в электрических устройствах хранения данных следующего поколения.«Не трудно предвидеть, что структуры ‘ТОПОРА’ представляют новую семью наноструктурированных материалов, большая часть которой, вероятно, будет 2D», сказал Гоготси. «Различные и ‘X’ комбинации, уже известные, делают структуры ‘ТОПОРА’ очень привлекательными для многого возможного применения, такого как хранение электроэнергии и катализ».
Эта работа была поддержана американским Министерством энергетики, Офисом Базовой энергетической Науки.