Nuacht Tionscail

Tá feidhm ag teicníc brataithe nua in anóidí ceallraí litiam na chéad ghlúine eile

2022-04-15

le Lisa Zyga , Phys.org


(Phys.org) “Nuair a d’fhorbair Ovadia Lev, Ollamh le Ceimic Chomhshaoil ​​agus Sláinte in Ollscoil Eabhrais Iarúsailéim, agus a fhoireann taighde teicneolaíocht brataithe nua cúpla bliain ó shin, cheap siad gur toradh suimiúil a bhí ar a gcuid taighde i réitigh sárocsaíd hidrigine. Mar sin féin, ní raibh siad cinnte cad ba cheart a dhéanamh leis go dtí gur bhuail siad le foireann taighdeoirí a bhí ag lorg bealach simplí chun ábhair nua anóid ceallraí litiam-ian a shintéisiú, mar shampla comhdhúile ocsaíd graphene-stáin.

"Le roinnt blianta anuas anois, tá mo shaotharlann, i gcomhar le mo iar-mhac léinn iardhochtúireachta agus comhpháirtí taighde reatha, an Dr Petr Prikhodchenko, ag déanamh taighde ar cheimic sol-ghlóthach i réitigh atá saibhir i sárocsaíd hidrigine," a dúirt Lev le Phys.org. "Ba é ceann de thorthaí an taighde seo an teicneolaíocht chun cáithníní nanaiméadracha ocsaíde miotail a chóta. Thosaigh muid ag lorg feidhmchlár tarraingteach a thaispeánfadh a thabharfadh buntáistí ár nós imeachta brataithe chun solais. Ar bhealach, bhí cógas againn agus bhí sé ann. ag lorg tinneas oiriúnach.

“Ansin, ghlac mo shaotharlann páirt i gcomhoibriú idir Iosrael agus Singeapór le tacaíocht ó Fhondúireacht Taighde Náisiúnta Singeapór faoina chlár CREATE: Nana-ábhair do Bhainistíocht Fuinnimh agus Uisce, agus thuig ár gcomhpháirtithe Singeapór go luath gur féidir le anóidí ceallraí litiam-ian leas mór a bhaint as an solúbthacht agus simplíocht ár gcur chuige brataithe cáithníneach."

Faigheann taighdeoirí ceallraí ocsaíd graphene-stáin tarraingteach mar ábhar anóid i gcadhnraí litiam-ian ar thrí phríomhchúis: tá cumas luchtaithe teoiriciúil ard aige, tá seoltacht ard ag an graphene, agus tá nanacriostail ocsaíd graphene agus ocsaíd stáin i ndlúth-thadhall.

Is í an fhadhb atá ann ná gur próiseas costasach ardteochta a bhí ann na comhábhair seo a shintéisiú, a bhaineann le sraith ultra-tanaí de nanocrystals ocsaíd stáin a bhratú ar bhileog ocsaíd graphene. Ach trí úsáid a bhaint as an teicneolaíocht sciath nua, fuair na taighdeoirí go bhféadfadh siad comhdhúile ocsaíd graphene-stáin a shintéisiú ag teocht an tseomra, gan bonneagar casta, ar chostas laghdaithe, agus ar bhealach atá neamhdhíobhálach don chomhshaol.

D'fhoilsigh Lev, Prikhodchenko, agus a gcomhúdair, ó institiúidí in Iosrael, sa Rúis, agus i Singeapór, a staidéar ar an modh sintéise feabhsaithe in eagrán nanaitheicneolaíochta le déanaí.

Mar a mhíníonn na taighdeoirí, úsáideann an teicneolaíocht sciath cáithníneach nua sárocsaíd hidrigine chun foirmiú agus sil-leagan nanocrystals ocsaíd stáin ar ocsaíd graphene a spreagadh. I staidéar roimhe seo, fuair na taighdeoirí go gcuireann sárocsaíd hidrigine chun cinn foirmiú sciath ocsaíd stáin trí roinnt meicníochtaí ceimiceacha, mar shampla nascáil a chur chun cinn agus cosc ​​a chur ar chomhiomlánú cáithníní.

Ag baint úsáide as an teicníc sciath seo, bhain na taighdeoirí amach anseo meánmhéid nanocrystal ocsaíd stáin de díreach 2.5 nm, atá i bhfad níos lú ná an méid 4 nm a baineadh amach roimhe seo. Laghdaíonn an méid beag an dífhoirmiúchán de bharr cóimhiotal litiam, rud a fheabhsaíonn feidhmíocht rothaíochta luchtaithe/scaoilte.

Chun feidhmíocht na gcomhchodanna i gcadhnraí a léiriú, d'úsáid na taighdeoirí an ocsaíd graphene-stáin chun dhá chineál anóidí litiam-ian a ullmhú: ocsaíd graphene le sciath ocsaíd stáin, agus ocsaíd graphene le sciath ocsaíd stáin agus stáin. Thaispeáin an dá anóid cumas ard (ag tosú thart ar 1500 mAhg-1) a sháraíonn an cumas teoiriciúil tuartha, cé gur thit sé go dtí thart ar 700 mAhg-1 tar éis 90 timthriallta. Thaispeáin an dá anóid chomh maith intimthrialltacht luchtaithe/urscaoilte cobhsaí mar gheall ar an dlúth-theagmháil idir an graphene seoltaí agus nanocrystals ocsaíd stáin an-bheag. Thaispeáin an ilchodach gan stáin cumas luchtaithe níos airde ach cobhsaíocht beagán níos ísle tar éis timthriall muirear / urscaoilte leathnaithe i gcomparáid leis an gcomhchodach atá brataithe leis an ocsaíd stáin agus an stáin araon, rud a shainíonn na taighdeoirí don difríocht i gcóireáil theirmeach seachas don difríocht sa chomhdhéanamh.

Mhínigh Lev conas a luíonn na anóidí ocsaíd graphene-stáin isteach sa phictiúr mór de thaighde reatha ceallraí litiam-ian.

"Forbraítear cadhnraí litiam-ian i roinnt treoracha comhthreomhara, ag díriú ar fheabhsuithe ar chumas muirir, dlús fuinnimh ar leith, rátaí muirir agus urscaoilte, saol ceallraí agus fading muirir, sábháilteacht ceallraí, agus thar aon rud eile costas ceallraí, rud a éilíonn próiseas déantúsaíochta saor ó. amhábhar saor," a dúirt sé. "Ba cheart go mbeadh sprioc-fheidhm éagsúla leas iomlán a bhaint as gach feidhmchlár de chadhnraí inmhuirearaithe mar thoradh ar chomhdhéanamh cille difriúil. Mar shampla, glactar le fading muirir go difriúil i bréagáin agus i bhfóin chliste, agus beidh an dá dhaonra tomhaltóirí éagsúla sásta íoc go difriúil le haghaidh ceallraí breise. saol.

"Díríonn ár gcur chuige nua ar dhá cheann de na gnéithe seo: Cumas muirir níos fearr, atá níos mó ná dhá uair níos mó ná anóidí graifíte, agus ar chostas íseal, atá léirithe in amhábhair saor agus próiseáil cheimiceach fliuch."


Sa todhchaí, tá sé beartaithe ag na heolaithe a gcuid taighde a leathnú chuig comhdhéanamh leictreoidí eile a d'fhéadfadh leas a bhaint as próiseáil sol-ghlóthach sárocsaíd hidrigine.