Графит на диета во литиум јонски батерии
Со хидрогели направени од графен за нови електроди со високи перформанси
Како можат електродите на батериите и акумулаторите да бидат поефикасни? Во списанието Angewandte Chemie, американски научници презентираат солтирани структури направени од графен, што може да послужи како робустен материјал со високи перформанси за анодата. Стегната во ќелија со литиумско копче, електродата конструирана на овој начин покажа значително подобар капацитет од обичниот графит.
Колку се моќни литиум-јонските батерии, зависи првенствено од материјалите од кои се направени електродите. Не само што спроводливоста мора да биде висока, туку и порозноста е исклучително важна за да се обезбеди брза дифузија на јони на литиум за време на циклусите на полнење/празнење. Обично јаглеродот се користи во графит. Сепак, Ксиангфенг Дуан гледа недостатоци за идните барања со графит, бидејќи тој всушност има само низок теоретски капацитет и нема особено добри својства за полнење/празнење
Спротивно на тоа, графенот, кој се состои од само еден слој на атоми на јаглерод, нуди огромна површина и е механички високо флексибилен. Сепак, тешко е да се спакува графенот во тродимензионална структура на електродата без агрегација, односно без загуба на површина. Во овој контекст, Дуан и неговата група на Универзитетот во Калифорнија произведоа хидриран графен гел кој може да се претвори во стабилни, порозни 3Д структури со одлични својства на електродата.
Користејќи хемиски и физички хидротермален процес, научниците претворија графен оксид во прав во хидрогел што е толку стабилен што може слободно да стои во форма на коцка. На оваа коцка, истражувачите едноставно ги разменија молекулите на водата со јонски течности или органски растворувачи. Растворената рамка на графен произведена на овој начин може да се притисне во електродите, на пример за ќелијата со литиумско копче. Бидејќи ја задржа својата порозност, овие електроди покажаа значително подобра дифузија на литиум од цврстиот графит, и тоа со одлични електронски својства на графенот.
Во споредба со аерогелите, т.е. сувите, порозни рамки на графенот, рамката со солгија на романот исто така се претстави подобро. Но, научниците исто така би сакале да го нагласат општиот аспект на нивното истражување: ваквите тродимензионални структури на графен нудат големи предности не само за технологијата на батерии. Новите резултати генерално овозможија „фундаментално знаење“ за „идното зачнување и синтеза на графенски материјали за складирање на енергија и напредни технологии“.