โทรศัพท์เคลื่อนที่แล็ปท็อปและผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภคอื่น ๆ มีน้ำหนักเบาและบางลงอย่างไรยานพาหนะไฟฟ้ามีระยะทางนานกว่าในพื้นที่ จำกัด ด้วยความต้องการจัดเก็บพลังงานที่เพิ่มขึ้นประสิทธิภาพของแบตเตอรี่สำรองยังเพิ่มขึ้น เสนอความต้องการที่สูงขึ้นและสูงขึ้นนาโนเทคโนโลยีสามารถทำให้แบตเตอรี่มีน้ำหนักเบาและ 'เร็วขึ้นได้ แต่เนื่องจากความหนาแน่นต่ำของวัสดุนาโน' เล็ก 'กลายเป็นปัญหาที่นักวิจัยทางวิทยาศาสตร์ต้องเผชิญในด้านการจัดเก็บพลังงาน .
ผู้ชนะเลิศดีเด่นเยาวชนกองทุนวิทยาศาสตร์แห่งชาติ, โรงเรียนวิศวกรรมและเทคโนโลยีเคมีศาสตราจารย์ยาง Quanhong วิจัยทีม 'วิธีกำมะถันแม่แบบ' โดยความหนาแน่นของลิเธียมไอออนวัสดุขั้วบวกแบตเตอรี่สำหรับการออกแบบพลังงานปริมาณสูงเสร็จสุดท้ายของกราฟีนในอนุภาคที่ใช้งานพัสดุ 'ที่เหมาะฯ มันกลายเป็นไปได้ที่จะทำให้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนขนาดเล็กลงผลนี้ถูกตีพิมพ์เมื่อวันที่ 26 มกราคมใน Nature Communications (2018, 9, 402)
ใช้กันอย่างแพร่หลายเป็นแบตเตอรี่ในปัจจุบันรองแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีความหนาแน่นพลังงานสูง. ดีบุก, ซิลิคอนและวัสดุที่ไม่คาร์บอนอื่น ๆ ที่คาดว่าจะมาแทนที่รุ่นปัจจุบันของกราไฟท์เชิงพาณิชย์เป็นวัสดุขั้วลบเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญในคุณภาพของความหนาแน่นของพลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (กก Wh -1) แต่ปริมาณการขยายตัวที่ดีปริมาตร จำกัด อย่างรุนแรงข้อดีประสิทธิภาพเล่นคาร์บอนวัสดุนาโนคาร์บอนโครงสร้างกรงสร้างถือว่าเป็นวิธีการหลักในการแก้ปัญหาไม่ใช่คาร์บอนวัสดุขั้วบวกการขยายตัวของปริมาณมากของปัญหาลิเธียม แต่คาร์บอน สร้างเครือข่ายบัฟเฟอร์กระบวนการมักจะแนะนำ headspace มากเกินไปส่งผลให้ความหนาแน่นลดลงของวัสดุอิเล็กโทรดที่เป็นขั้วลบ จำกัด ประสิทธิภาพเชิงปริมาตรของการเล่นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน. ปรับแม่นยำเพื่อให้โครงสร้างกรงคาร์บอนไม่ได้เป็นเพียงปัญหาทางวิชาการที่สำคัญ นอกจากนี้ยังเป็นวิธีเดียวที่จะทำให้เกิดอุตสาหกรรมของวัสดุแอโนดที่มีสมรรถนะสูงใหม่
ทีมศาสตราจารย์ยาง Quanhong ของมหาวิทยาลัย Tsinghua แห่งชาติศูนย์วิทยาศาสตร์นาโนและทำงานร่วมกันวัสดุการพัฒนาสถาบันแห่งชาติในการออกแบบวัสดุที่ขั้วลบของความหนาแน่นของพลังงานแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนปริมาณสูง graphene ชุมนุมตามอินเตอร์เฟซของการประดิษฐ์ที่มีการปรับแม่นยำหนาแน่นกรงคาร์บอนที่มีรูพรุน เทคโนโลยีแม่แบบกำมะถัน. ในกระบวนการของการใช้พวกเขาเพื่อสร้างเครือข่าย graphene ฝอยระเหยหนาแน่นแนะนำปริมาณของกำมะถันเป็นแม่แบบ flowable ที่ไม่ได้ใช้งานอนุภาคคาร์บอนกราฟีนเสร็จสิ้นการปรับแต่งเสื้อคาร์บอน. เทมเพลตโดยเลตกำมะถัน จำนวนเงินที่สามารถควบคุมได้อย่างแม่นยำสามมิติ graphene โครงสร้างกรงคาร์บอนเพื่อให้เกิดการมีขนาดอนุภาคที่ไม่ใช่คาร์บอนปฏิกิริยา 'พอดี' หุ้มจึงมีประสิทธิภาพ buffer อนุภาคคาร์บอนที่ใช้งานที่ฝังอยู่ในที่ไม่ใช่ลิเธียมขึ้นอยู่กับการขยายตัวของปริมาณมหาศาลเป็นขั้วลบของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่จัดแสดงผลงานของแบตเตอรี่ ประสิทธิภาพการทำงานที่ยอดเยี่ยมปริมาตร
วิธีซัลเฟอร์แม่แบบที่นำเสนอในเครือข่ายที่มีความหนาแน่นสูงสามมิติของ graphene ใช้ฉลาดของกำมะถันเป็น 'Transformers' การเคลื่อนไหวป่น ฯลฯ และง่ายต่อการลบภายในโครงสร้างกรงคาร์บอนเพื่อให้เกิดอนุภาคที่ไม่ใช่ปฏิกิริยาเช่นไทเทเนียมคาร์บอน ปิดอนุภาคดีบุกออกไซด์เคลือบ. เมื่อเทียบกับแบบดั้งเดิม 'รูปร่าง' แม่แบบแม่แบบเป็นข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุดของกำมะถันสามารถเล่นบทบาทของปริมาณแม่แบบของพลาสติกสามารถทำให้มีขนาดกะทัดรัด graphene โครงสร้างกรงสามารถในการให้ขนาดที่ถูกต้องและสามารถมาตราส่วน การควบคุมพื้นที่ที่สงวนไว้และกิจกรรมในที่สุดกับดีบุกออกไซด์ 'ปรับแต่ง' ซึ่งมี headspace ที่เหมาะสมและการบำรุงรักษาความหนาแน่นสูงของคาร์บอน - คาร์บอนคอมโพสิตวัสดุอิเล็กโทรดสามารถมีส่วนร่วมไม่ใช่ความจุปริมาณสูงจึงมีนัยสำคัญ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่จะปรับปรุงความหนาแน่นของพลังงานปริมาณแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะมีขนาดเล็ก. นี้ 'ปรับแต่ง' อาจจะขยายตัวไปสู่การออกแบบที่เป็นสากลของคนรุ่นต่อไปที่มีพลังงานสูงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและแบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถันลิเธียมวัสดุอิเล็กโทรแบตเตอรี่อากาศเช่น กลยุทธ์การก่อสร้าง
ทีมวิจัยของศาสตราจารย์ยาง Quanhong เน้นว่าในปีที่ผ่านมาด้านการจัดเก็บพลังงานที่มีขนาดกะทัดรัดประสิทธิภาพปริมาณอุปกรณ์ทำชุดของความคืบหน้าสำคัญคิดค้นเจลกราฟีนกลยุทธ์ฝอยระเหย densification ที่จะแก้ไขปัญหาวัสดุคาร์บอนที่มีความหนาแน่นสูงและความพรุน 'ปลาและตีนหมี ไม่สามารถมีทั้ง 'คอขวดเพื่อให้ได้วัสดุคาร์บอนที่มีรูพรุนที่มีความหนาแน่นสูงไล่ตามอุปกรณ์การจัดเก็บพลังงานขนาดเล็กความจุสูงจากห้ากลยุทธ์วิธีการวัสดุขั้วไฟฟ้าและอุปกรณ์อื่น ๆ ที่ทำจากความหนาแน่นของพลังงานอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลพลังงานสูงปริมาตร หลักการออกแบบและท้ายที่สุดการสร้างปริมาณการจัดเก็บข้อมูลความจุสูงของวัสดุที่เป็นขั้วไฟฟ้า, อุปกรณ์ supercapacitor จากตัวเก็บประจุโซเดียมไอออนแบตเตอรี่ลิเธียมกำมะถันอากาศแบตเตอรี่แบตเตอรี่ลิเธียมลิเธียมไอออนพื้นฐานการปฏิบัติสำหรับวัสดุนาโนคาร์บอน ได้อย่างมีประสิทธิภาพในการส่งเสริมกระบวนการปฏิบัติของวัสดุนาโนคาร์บอนอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลนวนิยายพลังงานไฟฟ้า
