用于锂基电池的天然沥青和充电时间减少到只有5分钟

用于锂基电池的Gilsonite和充电时间减少到只有5分钟

化学家James Tour的Rice实验室开发了包含由天然沥青制成的多孔碳的阳极,在超过500次充放电循环后显示出出色的稳定性。 大电流密度为20毫安每平方厘米,证明了该材料在需要高功率密度的快速充放电装置中的应用前景。

以上图像扫描电子显微镜图像显示了左边的辉石岩,石墨烯纳米带和锂的正极,和没有锂的相同材料。 该材料是在莱斯大学开发的,显示出对商用锂离子电池充电速度高20倍的大容量锂电池的前景。 由旅游团提供

“这些电池的容量是巨大的,但同样显着的是,我们可以在五分钟内将它们从零充电到完全充电,而不是其他电池所需的典型的两小时或更长时间。”Tour说。

旅游实验室以前使用的是asp 天然沥青的衍生物,特别是用于电池的相同类型的未处理的高铁石 ,从天然气中捕获温室气体。 这一次,研究人员将龙胆石与导电石墨烯纳米带混合,并通过电化学沉积将复合材料与锂金属涂覆在一起。

实验室将阳极与硫化碳阴极结合起来,制成完整的电池进行测试。 电池的功率密度为每公斤1322瓦,高密度943瓦特/千克。

测试揭示了另一个显着的优点:碳减轻了锂枝晶的形成。 这些苔藓沉积物侵入电池的电解液。 如果它们延伸得足够远,则会使阳极和阴极短路,并导致电池失效,起火或爆炸。 但是,来源于高锰矿的碳可防止任何枝晶形成。

实验室早期的一个项目发现,石墨烯和碳纳米管的阳极也阻止了树突的形成。 Tour说新的复合材料比较简单。

“虽然前者和这款新电池的容量相似,接近锂金属的理论极限,但新石榴石衍生的碳可以占用更多的单位面积的锂金属,而且制造成本更简单和便宜。”说过。 “没有化学气相沉积步骤,没有电子束沉积步骤,并且不需要从石墨烯中生长纳米管,因此制造被大大简化。

来源: https : //atdmco.com/wiki-oxidized+bitumen+in+battery-366.html

锂金属由于其比容量极高,电化学潜力极低,已被认为是锂离子电池(LIB)阳极材料的杰出候选者,但是解决Li枝晶形成的问题对于其实际的可再充电应用来说仍然是一个挑战。 在这项工作中,我们使用了由长石松土,特别是未处理的高锰矿制成的多孔碳材料作为Li镀层的廉价主体材料。 通过扫描电子显微镜测定,多孔碳的超高表面积超过3000m 2 / g(通过BET,N2)确保了通过扫描电子显微镜确定的Li沉积在Asp颗粒的表面上以形成Asp-Li。 加入石墨烯纳米带(GNR)以提高主电极在高电流密度下的电导率,产生Asp-GNR-Li。 Asp-GNR-Li具有从5A / gLi(1.3C)到40A / gLi(10.4C)的显着的速率性能,库仑效率> 96%。 以5 A / gLi稳定循环达500次以上,最大放电/充电速率为20 mA / cm2时,面积达到9.4 mAh / cm2,比典型LIB快10倍,表明用于超快充电系统。 还组建了全电池,将Asp-GNR-Li阳极与具有高功率密度(1322W / kg)和高能量密度(943Wh / kg)的硫化碳阴极组合。

 

 

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