Лаборатория риса химика Джеймса Тур разработала аноды, содержащие пористый углерод из гильсонита, который показал исключительную стабильность после более чем 500 циклов заряда-разряда. Высокоточная плотность 20 миллиампер на квадратный сантиметр продемонстрировала обещание материала для использования в устройствах быстрой зарядки и разгрузки, которые требуют высокой плотности мощности.
Над изображением. Изображения электронного микроскопа показывают анод гильсонита, графеновых наноуглеродов и лития слева и того же материала без лития справа. Материал был разработан в Университете Райса и демонстрирует обещание использовать литиевые батареи большой емкости, которые заряжаются в 20 раз быстрее, чем коммерческие литий-ионные батареи. Предоставлено Tour Group
«Емкость этих батарей огромна, но то же самое замечательно, что мы можем довести их от нулевого заряда до полной зарядки через пять минут, вместо типичных двух часов или более, необходимых для других батарей», — сказал Тур.
В Лаборатории Тура ранее использовалась производная гипсонита asp, в частности, необработанный гильсонит, тот же самый тип, используемый для батареи, для сбора парниковых газов из природного газа. На этот раз исследователи смешали гильсонит с проводящими нанографами графена и покрыли композит металлическим литием посредством электрохимического осаждения.
Лаборатория объединила анод с карбонизированным углеродным катодом, чтобы полностью зарядить батареи для тестирования. Батареи показали мощную плотность 1332 Вт на килограмм и плотность энергии 943 Вт / ч на килограмм.
Тестирование показало еще одно существенное преимущество: углерод смягчил образование литиевых дендритов. Эти мшистые отложения вторгаются в электролит батареи. Если они расширяются достаточно далеко, они замыкают анод и катод и могут привести к сбою батареи, загореться или взорваться. Но углерод, полученный из гильсонита, предотвращает образование дендрита.
Более ранний проект лаборатории показал, что анод графена и углеродных нанотрубок также препятствовал образованию дендритов. Tour сказал, что новый композит проще.
«В то время как емкость между первой и этой новой батареей аналогична, приближаясь к теоретическому пределу литиевого металла, новый углерод, полученный из гильсонита, может поглощать больше литиевого металла на единицу площади, и его намного проще и дешевле», — сказал он сказал. «Не существует стадии химического осаждения из паровой фазы, нет стадии осаждения электронного луча и нет необходимости выращивать нанотрубки из графена, поэтому производство значительно упрощается».
источник: https://atdmco.com/wiki-oxidized+bitumen+in+battery-366.html
Литий-металл считается выдающимся кандидатом на анодные материалы в литий-ионных батареях (LIB) из-за его чрезвычайно высокой удельной мощности и чрезвычайно низкого электрохимического потенциала, но решение проблемы образования Li-дендритов остается проблемой для практических перезаряжаемых приложений. В этой работе мы использовали пористый углеродный материал, изготовленный из гильсонита, в частности необработанного гильсонита, в качестве недорогого материала для литиевого покрытия. Площадь сверхвысокой поверхности более 3000 м2 / г (по БЭТ, N2) пористого углерода гарантирует, что Li осаждается на поверхности частиц Asp, как определено с помощью сканирующей электронной микроскопии, с образованием Asp-Li. Были добавлены наночастицы графена (GNR) для повышения проводимости материала-хозяина при высоких плотностях тока, чтобы получить Asp-GNR-Li. Asp-GNR-Li продемонстрировал замечательную скорость работы от 5 A / gLi (1,3C) до 40 A / gLi (10,4C) с эффективностью кулоновского излучения> 96%. Стабильная цикличность была достигнута более чем на 500 циклов при 5 А / гLi, а удельная емкость достигала до 9,4 мА / см2 при самой высокой скорости разряда / зарядки 20 мА / см2, что в 10 раз превышало скорость типичных LIB, использование в сверхбыстрой зарядке. Были также построены полные батареи, сочетающие аноды Asp-GNR-Li с сернистым углеродным катодом, который имел как высокую плотность мощности (1322 Вт / кг), так и высокую плотность энергии (943 Втч / кг).