Вчені поліпшили електрод за допомогою лазера: це дасть змогу створювати дешеві батареї (відео)

Дослідники з Науково-технологічного університету імені короля Абдалли (KAUST) в Саудівській Аравії домоглися успіхів у сфері зберігання відновлюваної енергії, використовуючи лазерні імпульси для поліпшення MXene — спеціального матеріалу електродів. Про це повідомляє сайт Sci Tech Daily.

Традиційний MXene з часом стикається з погіршенням характеристик, в основному через утворення оксиду молібдену. Команда під керівництвом професора Хусама Н. Альшаріфа виявила, що з появою нанокрапок, створених лазером, акумулятори з MXene продемонстрували поліпшене зберігання енергії та більш швидке заряджання. Цікаво, що під час випробувань місткість матеріалу збільшилася вчетверо, конкуруючи з графітом, без будь-якої спостережуваної втрати місткості.

Важливо

У Китаї створили батарею для енергетичної зброї: витримує 8000 циклів перезарядки

Щоб вирішити цю проблему, дослідники використовували інфрачервоні лазерні імпульси для створення невеликих "наноточок" карбіду молібдену всередині MXene. Цей процес називається лазерним скрайбуванням. Ці наноточки шириною приблизно 10 нанометрів були з'єднані із шарами MXene за допомогою вуглецевих матеріалів.

Це дає кілька переваг, про які вчені говорять у своїй опублікованій роботі. По-перше, наноточки забезпечують додаткову місткість для зберігання літію і прискорюють процес зарядки та розрядки. Лазерна обробка також знижує вміст кисню в матеріалі, допомагаючи запобігти утворенню проблемного оксиду молібдену. Нарешті, міцні зв'язки між наноточками та шарами покращують провідність MXene і стабілізують його структуру під час зарядки та розрядки.

Анод, створений з цього нанесеного лазером матеріалу, був підданий випробуванням у літій-іонному акумуляторі протягом 1000 циклів зарядки-розрядки. Цікаво, що завдяки нанокрапкам матеріал продемонстрував чотириразове збільшення електричної місткості порівняно з незміненим MXene, що майже відповідає теоретичній піковій місткості графіту. Ба більше, цей модифікований лазером матеріал зберігав повну потужність протягом усього етапу випробувань.

Команда вважає, що лазерне скрайбування може бути застосовано як загальну стратегію для поліпшення властивостей інших MXenes. Це може допомогти в розробці нового покоління батарей, що перезаряджаються, в яких, наприклад, використовуються дешевші та поширеніші метали, ніж літій.

Раніше Фокус повідомляв, що створено унікальну батарею подвійного призначення. Особлива гібридна батарея не тільки підживлює пристрої, а й виробляє хімічні речовини, що застосовуються у фармацевтиці.