Comment les téléphones portables, ordinateurs portables et autres biens de consommation électroniques sont de plus en plus légers, comment les véhicules électriques ont une plus grande autonomie dans un espace limité ... Avec la demande croissante de stockage d'énergie, la performance des batteries secondaires est également Des exigences de plus en plus élevées Les nanotechnologies peuvent rendre les batteries plus «légères», «plus rapides», mais en raison de la plus faible densité de nanomatériaux, «plus petit» devient un problème pour les chercheurs scientifiques dans le domaine du stockage d'énergie. .
Le professeur Yang Quanhong, de l'école de génie chimique de l'université de Tianjin, a proposé la «méthode du gabarit au soufre»: en concevant le matériau d'électrode négative pour les batteries lithium-ion à forte densité énergétique, les particules actives revêtues de graphène sont finalement complétées. Il est devenu possible de rendre les batteries lithium-ion «plus petites» .Les résultats ont été publiés en ligne le 26 janvier dans Nature Communications (2018, 9, 402).
Les batteries lithium-ion ont une densité énergétique très élevée: les matériaux non carbonés tels que l'étain et le silicium devraient remplacer le graphite commercial actuel en tant que nouvelle génération de matériau d'électrode négative, ce qui augmente considérablement la densité énergétique des batteries lithium-ion (Wh kg -1), mais sa grande expansion en volume a fortement limité la performance de ses performances volumétriques.La structure en cage de carbone constituée de nanomatériaux de carbone est considérée comme le principal moyen de résoudre le problème de l'expansion volumique lorsque le lithium est inséré dans des matériaux non carbonés. Dans le processus de construction d'un réseau tampon, trop d'espaces réservés sont souvent introduits, entraînant une diminution drastique de la densité des matériaux d'électrode, ce qui limite les performances en volume négatif des batteries lithium-ion. C'est aussi le seul moyen d'industrialiser de nouveaux matériaux anodiques haute performance.
Professeur Yang équipe Quanhong de l'Université Tsinghua, Centre national de nanoscience et collaborateurs matériel révolutionnaire Institut national dans la conception du matériau d'électrode négative de la batterie lithium-ion à haute densité énergétique du volume, l'assemblage d'interface à base de graphène de l'invention est précisément adaptée cage de carbone poreux dense la technologie de matrice de soufre. dans le processus de les utiliser pour construire un réseau de graphène d'évaporation capillaire dense, présentant le volume de soufre en tant que matrice un fluide, des particules de carbone non-actives de graphène a terminé la personnalisation de la couche de carbone. gabarit par modulation de soufre quantité, peut être régulée avec précision en trois dimensions des structures de cage de carbone graphène, pour obtenir une taille de particule de la réaction non-carbone « adapter » de la gaine, ce qui tampon efficacement les particules de charbon actif incorporés dans un non-lithium sur la base de l'expansion du volume énorme, une électrode négative d'une batterie lithium-ion expositions excellente performance volumétrique.
Procédé de modèle de soufre est proposé, dans un trois dimensions réseau dense de graphène, utilisation intelligente de soufre comme « Transformers » que la mobilité, amorphe, etc., et facile à enlever, à l'intérieur des structures en cage de carbone pour obtenir les particules non réactives telles que le carbone de titane fermer particules revêtues d'oxyde d'étain. comparé avec le modèle de « forme » traditionnelle, le modèle est le plus grand avantage du soufre peut jouer le rôle d'un volume de matrice de matière plastique peut fabriquer des structures en cage de graphène compact capable de fournir des dimensions précises et peut être conformationnelle contrôle de l'espace réservé et l'activité finale contre le dioxyde d'étain « sur mesure » qui a un espace libre approprié et maintenue une densité élevée de carbone - matériau d'électrode composite de carbone peut être non contribuer à haute capacité de volume, donc sensiblement la batterie au lithium-ion pour améliorer la densité d'énergie de volume, la batterie lithium-ion devient plus petite. ce « sur mesure » peut être étendu à une conception universelle de la prochaine génération des batteries au lithium à haute énergie ion et des batteries de soufre de lithium, matériau d'électrode de batterie de l'air de lithium tel que stratégie de construction.
Professeur Yang équipe de recherche Quanhong a souligné que ces dernières années, le domaine de la performance de volume de l'appareil de stockage compact d'énergie a fait une série de progrès importants, a inventé le gel graphène stratégie de densification d'évaporation capillaire pour lutter contre le matériau de carbone à haute densité et de la porosité « du poisson et la patte d'ours ne peut pas avoir deux « goulets d'étranglement, afin d'obtenir un matériau carboné poreux ayant une densité élevée; poursuivre dispositif de stockage d'énergie de petite taille, de grande capacité, à partir de cinq stratégies, des méthodes, des matériaux, des électrodes, et d'autres dispositifs en haute densité d'énergie volumétrique dispositif de stockage d'énergie les principes de conception, et, finalement, construire un volume de stockage de grande capacité du matériau, une électrode, un dispositif de supercondensateur de condensateurs d'ions de sodium, de batteries lithium-soufre, les batteries d'air lithium batteries lithium-ion, base pratique pour le nanomatériau de carbone, promouvoir efficacement le processus pratique des nanomatériaux à base de carbone nouveaux dispositifs de stockage d'énergie électrochimique.
