Ученые улучшили электрод с помощью лазера: это позволит создавать дешевые батареи (видео)

Исследователи из Научно-технологический университет имени короля Абдаллы (KAUST) в Саудовской Аравии добились успехов в области хранения возобновляемой энергии, используя лазерные импульсы для улучшения MXene — специального материала электродов. Об этом сообщает сайт Sci Tech Daily.

Традиционный MXene со временем сталкивается с ухудшением характеристик, в основном из-за образования оксида молибдена. Команда под руководством профессора Хусама Н. Альшарифа обнаружила, что с появлением наноточек, созданных лазером, аккумуляторы с MXene продемонстрировали улучшенное хранение энергии и более быструю зарядку. Примечательно, что в ходе испытаний емкость материала увеличилась в четыре раза, конкурируя с графитом, без какой-либо наблюдаемой потери емкости.

Важно

В Китае создали батарею для энергетического оружия: выдерживает 8000 циклов перезарядки

Чтобы решить эту проблему, исследователи использовали инфракрасные лазерные импульсы для создания небольших "наноточек" карбида молибдена внутри MXene. Этот процесс называется лазерным скрайбированием. Эти наноточки шириной примерно 10 нанометров были соединены со слоями MXene с помощью углеродных материалов.

Это дает несколько преимуществ, о которых ученые говорят в своей опубликованной работе. Во-первых, наноточки обеспечивают дополнительную емкость для хранения лития и ускоряют процесс зарядки и разрядки. Лазерная обработка также снижает содержание кислорода в материале, помогая предотвратить образование проблемного оксида молибдена. Наконец, прочные связи между наноточками и слоями улучшают проводимость MXene и стабилизируют его структуру во время зарядки и разрядки.

Анод, созданный из этого нанесенного лазером материала, был подвергнут испытаниям в литий-ионном аккумуляторе в течение 1000 циклов зарядки-разрядки. Примечательно, что благодаря наноточкам материал продемонстрировал четырехкратное увеличение электрической емкости по сравнению с неизмененным MXene, что почти соответствует теоретической пиковой емкости графита. Более того, этот модифицированный лазером материал сохранял полную мощность на протяжении всего этапа испытаний.

Команда считает, что лазерное скрайбирование может быть применено в качестве общей стратегии для улучшения свойств других MXenes. Это может помочь в разработке нового поколения перезаряжаемых батарей, в которых, например, используются более дешевые и распространенные металлы, чем литий.

Ранее Фокус сообщал, что создана уникальная батарея двойного назначения. Особая гибридная батарея не только подпитывает устройства, но и производит химические вещества, применяемые в фармацевтике.