Artykuł na ten temat jest dostępny w Small i opisuje, jak autorzy badań zaimplementowali nanokropki na elektrodzie akumulatora, dzięki którym byli w stanie poprawić jego pojemność i stabilność. Ostateczne rezultaty mogą być nawet lepsze, jeśli do stworzenia elektrod zostanie wykorzystany materiał znany jako MXene.
Czytaj też: Polska w gronie światowych liderów. Jesteśmy fotowoltaiczną potęgą
Ten ostatni wykonany jest z atomów węgla i azotu łączonych z metalami w postaci tytanu czy molibdenu. Dzięki zadowalającej przewodności i wysokiej pojemności takie materiały mogą świetnie sprawdzać się w magazynowaniu energii, na przykład z wykorzystaniem akumulatorów.
Niestety, MXene ma też swoje ograniczenia. Jednym z nich jest spadająca pojemność na skutek kolejnych cykli ładowania i rozładowywania. Jak wykazały ostatnie badania, przyczyną tego problemu była zmiana chemiczna, która doprowadziła do powstania tlenku molibdenu w strukturze wspomnianego materiału. Przyszła więc pora na działania, które mogłyby ograniczyć ten proceder.
Akumulatory litowo-jonowe zyskują na wydajności dzięki obróbce z wykorzystaniem impulsów laserów podczerwonych
Pomogły impulsy laserów podczerwonych, które wykorzystano do stworzenia nanokropek na węgliku molibdenu na elektrodach MXene. Przy średnicy wynoszącej około 10 nanometrów, takie punkty łączono z warstwami MXene za pomocą materiałów węglowych. Następnie członkowie zespołu badawczego użyli tego materiału do wykonania anody przetestowali takie rozwiązanie w akumulatorze litowo-jonowym.
Testy objęły ponad 1000 cykli ładowania i rozładowania. Jak się okazało, anoda poddana obróbce z wykorzystaniem lasera miała nawet czterokrotnie wyższą pojemność elektryczną od zwykłej anody. Przy pojemności porównywalnej do grafitu, takie rozwiązanie okazało się stabilne nawet na przełomie 1000 cykli.
Czytaj też: I to ma się zmieścić w akumulatorze? Odświeżyli pomysł sprzed lat, by zrewolucjonizować baterie
Co dokładnie doprowadziło do poprawy sytuacji? Sami zainteresowani mówią o kilku różnych czynnikach. Na przykład obecność nanokropek tworzy dodatkową przestrzeń magazynową dla jonów litu, co przekłada się na przyspieszenie ładowania. Z kolei spadająca zawartość tlenu ogranicza powstawanie tlenku molibdenu, co mogłoby negatywnie wpływać na wydajność elektrody MXene. Poza tym, połączenia między nanokropkami a warstwami zwiększają przewodnictwo materiału i zapewniają mu dodatkową stabilność.
