Neue Fortschritte in der Forschung an neuen langlebigen Aluminiumbatterien auf Graphenbasis -Lithium - Ionenbatterie Ausrüstung
Das Power Lithium Battery Engineering Laboratory des Ningbo Institute of Materials hat Untersuchungen an Aluminium-Ionen-Batterien durchgeführt, die Graphen als Elektroden verwenden. Die aktuelle Forschungsarbeit wurde online in "Advanced Energy Materials" unter dem Titel "Large-sized few-layer graphene enable sa ultrafast and longlife aluminum-ion battery" veröffentlicht.
Die elektrochemische Energiespeichertechnologie ist der Schlüssel zur Lösung des Problems der Integration von Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energien in das Netz zur Stromerzeugung. Lithium-Ionen-Batterien, die organische Lösungsmittel als Elektrolyte verwenden, haben Vorteile in Bezug auf die Energiedichte, aber es gibt Sicherheitsrisiken und begrenzte Lithiumressourcen. Im Gegensatz dazu haben wässrige Nicht-Lithium-Ionen-Batterien (wie Natrium-Ionen, Kalium-Ionen, Zink-Ionen, Magnesium-Ionen usw.) die Vorteile einer hohen Sicherheit und niedrigen Kosten und haben wichtige Anwendungsperspektiven im Bereich der Energiespeicherung. Seit 2013 hat das Power Lithium Battery Engineering Laboratory des Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering der Chinesischen Akademie der Wissenschaften proaktiv die Forschung an neuen Konzeptbatterien von Nicht-Lithium-Ionen-Batterien angelegt und eine Reihe von Fortschritten in der Grundlagenforschung zu neuen Konzeptbatterien mit wässrigen Ionen erzielt (ScientificReports 2013, 3, 1946; ChemSusChem2014,7,2295; AdvancedEnergyMaterials2015,5,1400930; Wissenschaftliche Berichte2015,5,18263; NatureCommunications2016,7,11982). Die Zyklenlebensdauer von wässrigen Ionenbatterien ist jedoch relativ begrenzt, in der Regel weniger als 1.000 Mal, und es ist schwierig, die Anforderungen der Energiespeicherung in großem Maßstab zu erfüllen. Im Jahr 2015 berichtete Hongjie Dai, Professor an der Stanford University in den Vereinigten Staaten, in Nature über eine neue Art von Aluminium-Ionen-Batterie (2015, 520, 324). Es hat aufgrund seiner Langlebigkeit, geringen Entflammbarkeit und Kosten große Aufmerksamkeit in der akademischen Welt und in der Industrie auf sich gezogen. (Lithium-Ionen-Batterie-Ausrüstung)
Inspiriert von dieser Arbeit führte das Power Lithium Battery Engineering Laboratory des Ningbo Institute of Materials Forschungen an Aluminium-Ionen-Batterien durch, die Graphen als Elektroden verwenden. Die aktuelle Forschungsarbeit wurde online in "Advanced Energy Materials" unter dem Titel "Large-sized few-layer graphene enable sa ultrafast and longlife aluminum-ion battery" veröffentlicht. (Advanced Energy Materials, DOI: 10.1002/aenm.201700034). In dieser Arbeit verwendeten wissenschaftliche Forscher massenproduziertes mehrschichtiges Graphen (hergestellt und bereitgestellt von Ningbo Moxi Technology Co., Ltd.) als flexible positive Elektrode, Metallaluminium als negative Elektrode und ionische Flüssigkeit als Elektrolyt, um ein Gerät mit ultralanger Lebensdauer und ultrahoher Leistung zu konstruieren. 2V Aluminium-Ionen-Akku mit hoher Ratenleistung. Die Studie ergab, dass sowohl die Dicke (Anzahl der Schichten) als auch die lateralen Abmessungen des zweidimensionalen Flockengraphit-Anodenmaterials einen wichtigen Einfluss auf das Interkalationsverhalten von AlCl4---Ionen haben. Im Vergleich zu Flockengraphit mit Tausenden von Schichten hat mehrschichtiges Graphen nur sehr wenige Schichten (weniger als 10 Schichten), was die Aktivierungsenergie der AlCl4--Ioneneinfügung und -diffusion erheblich reduzieren kann, wodurch die Batterie eine extrem hohe Leistung aufweist. Das Laden und Entladen kann innerhalb von 1 Minute abgeschlossen werden. Auf der anderen Seite haben Elektroden aus größerem mehrschichtigem Graphen eine bessere Flexibilität und Graphitisierung und sind widerstandsfähiger gegen wiederholtes Einfügen und Extrahieren von AlCl4---Ionen, wodurch die Batterie eine bessere Leistung erbringen kann. Ultralange Lebensdauer, fast ohne Kapazitätsabfall nach 10.000 Lade- und Entladezyklen. Darüber hinaus enthüllte diese Forschungsarbeit den chemischen Mechanismus der Interkalation von AlCl4--Ionen in zweidimensionalen Graphitkathodenmaterialien wie mehrschichtigem Graphen und Graphit durch eine Reihe von feinen Charakterisierungen, d. h. die durch Interkalationsionen induzierten Strukturen vierter und fünfter Ordnung. Mechanismus der Veränderung. Diese Forschungsarbeit hat nicht nur eine wichtige richtungsweisende Bedeutung für die Auswahl von Graphitkathodenmaterialien in Aluminium-Ionen-Batterien, sondern hat auch einen großen wissenschaftlichen Wert für die Entwicklung praktischer graphenbasierter neuer langlebiger Energiespeicherbatterien.
Die oben genannten Forschungsarbeiten wurden durch die wichtigsten Einsatzprojekte der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der Jugendförderungsvereinigung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der National Natural Science Foundation und der Zhejiang Provincial Natural Science Foundation finanziert.
Die elektrochemische Energiespeichertechnologie ist der Schlüssel zur Lösung des Problems der Integration von Elektrofahrzeugen und erneuerbaren Energien in das Netz zur Stromerzeugung. Lithium-Ionen-Batterien, die organische Lösungsmittel als Elektrolyte verwenden, haben Vorteile in Bezug auf die Energiedichte, aber es gibt Sicherheitsrisiken und begrenzte Lithiumressourcen. Im Gegensatz dazu haben wässrige Nicht-Lithium-Ionen-Batterien (wie Natrium-Ionen, Kalium-Ionen, Zink-Ionen, Magnesium-Ionen usw.) die Vorteile einer hohen Sicherheit und niedrigen Kosten und haben wichtige Anwendungsperspektiven im Bereich der Energiespeicherung. Seit 2013 hat das Power Lithium Battery Engineering Laboratory des Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering der Chinesischen Akademie der Wissenschaften proaktiv die Forschung an neuen Konzeptbatterien von Nicht-Lithium-Ionen-Batterien angelegt und eine Reihe von Fortschritten in der Grundlagenforschung zu neuen Konzeptbatterien mit wässrigen Ionen erzielt (ScientificReports 2013, 3, 1946; ChemSusChem2014,7,2295; AdvancedEnergyMaterials2015,5,1400930; Wissenschaftliche Berichte2015,5,18263; NatureCommunications2016,7,11982). Die Zyklenlebensdauer von wässrigen Ionenbatterien ist jedoch relativ begrenzt, in der Regel weniger als 1.000 Mal, und es ist schwierig, die Anforderungen der Energiespeicherung in großem Maßstab zu erfüllen. Im Jahr 2015 berichtete Hongjie Dai, Professor an der Stanford University in den Vereinigten Staaten, in Nature über eine neue Art von Aluminium-Ionen-Batterie (2015, 520, 324). Es hat aufgrund seiner Langlebigkeit, geringen Entflammbarkeit und Kosten große Aufmerksamkeit in der akademischen Welt und in der Industrie auf sich gezogen. (Lithium-Ionen-Batterie-Ausrüstung)
Inspiriert von dieser Arbeit führte das Power Lithium Battery Engineering Laboratory des Ningbo Institute of Materials Forschungen an Aluminium-Ionen-Batterien durch, die Graphen als Elektroden verwenden. Die aktuelle Forschungsarbeit wurde online in "Advanced Energy Materials" unter dem Titel "Large-sized few-layer graphene enable sa ultrafast and longlife aluminum-ion battery" veröffentlicht. (Advanced Energy Materials, DOI: 10.1002/aenm.201700034). In dieser Arbeit verwendeten wissenschaftliche Forscher massenproduziertes mehrschichtiges Graphen (hergestellt und bereitgestellt von Ningbo Moxi Technology Co., Ltd.) als flexible positive Elektrode, Metallaluminium als negative Elektrode und ionische Flüssigkeit als Elektrolyt, um ein Gerät mit ultralanger Lebensdauer und ultrahoher Leistung zu konstruieren. 2V Aluminium-Ionen-Akku mit hoher Ratenleistung. Die Studie ergab, dass sowohl die Dicke (Anzahl der Schichten) als auch die lateralen Abmessungen des zweidimensionalen Flockengraphit-Anodenmaterials einen wichtigen Einfluss auf das Interkalationsverhalten von AlCl4---Ionen haben. Im Vergleich zu Flockengraphit mit Tausenden von Schichten hat mehrschichtiges Graphen nur sehr wenige Schichten (weniger als 10 Schichten), was die Aktivierungsenergie der AlCl4--Ioneneinfügung und -diffusion erheblich reduzieren kann, wodurch die Batterie eine extrem hohe Leistung aufweist. Das Laden und Entladen kann innerhalb von 1 Minute abgeschlossen werden. Auf der anderen Seite haben Elektroden aus größerem mehrschichtigem Graphen eine bessere Flexibilität und Graphitisierung und sind widerstandsfähiger gegen wiederholtes Einfügen und Extrahieren von AlCl4---Ionen, wodurch die Batterie eine bessere Leistung erbringen kann. Ultralange Lebensdauer, fast ohne Kapazitätsabfall nach 10.000 Lade- und Entladezyklen. Darüber hinaus enthüllte diese Forschungsarbeit den chemischen Mechanismus der Interkalation von AlCl4--Ionen in zweidimensionalen Graphitkathodenmaterialien wie mehrschichtigem Graphen und Graphit durch eine Reihe von feinen Charakterisierungen, d. h. die durch Interkalationsionen induzierten Strukturen vierter und fünfter Ordnung. Mechanismus der Veränderung. Diese Forschungsarbeit hat nicht nur eine wichtige richtungsweisende Bedeutung für die Auswahl von Graphitkathodenmaterialien in Aluminium-Ionen-Batterien, sondern hat auch einen großen wissenschaftlichen Wert für die Entwicklung praktischer graphenbasierter neuer langlebiger Energiespeicherbatterien.
Die oben genannten Forschungsarbeiten wurden durch die wichtigsten Einsatzprojekte der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der Jugendförderungsvereinigung der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, der National Natural Science Foundation und der Zhejiang Provincial Natural Science Foundation finanziert.
.png?imageView2/1/w/400/h/300)
