Bantuan "Metode Template Sulfur" untuk Baterai Li-ion
Dalam beberapa tahun terakhir, produk elektronik seperti ponsel dan komputer notebook telah berkembang menjadi lebih ringan dan lebih tipis. Di antara mereka, masa pakai baterai baterai sekunder (isi ulang) tetap sama atau lebih kecil, tetapi masa pakai baterai terus ditingkatkan. Selain itu, di era kendaraan energi baru, bagaimana memiliki daya listrik yang lebih luas di ruang tubuh yang terbatas juga menjadi masalah yang perlu diselesaikan. Untuk membuat baterai lithium generasi berikutnya lebih ringan, tim ilmiah Universitas Tianjin mengembangkan "metode template belerang".
Menanggapi meningkatnya permintaan, para peneliti telah bekerja pada peningkatan kinerja baterai sekunder. Mereka menemukan bahwa nanoteknologi dapat membuat baterai "lebih ringan" dan "lebih cepat", tetapi karena kepadatan nanomaterial yang lebih rendah, "lebih kecil" telah menjadi masalah bagi para peneliti di bidang penyimpanan energi.
Baru-baru ini, Profesor Yang Quanhong dari Sekolah Teknik Kimia Universitas Tianjin dan tim penelitinya mengusulkan "metode template belerang". Mereka akhirnya menyelesaikan "dibuat khusus" enkapsulasi graphene partikel aktif melalui desain bahan anoda untuk baterai lithium-ion kepadatan energi volume tinggi. Memungkinkan untuk membuat baterai lithium-ion "lebih kecil".
Dalam studi tentang sifat-sifat bahan, para peneliti telah menemukan bahwa meskipun baterai lithium-ion sudah memiliki kepadatan energi yang tinggi, bahan non-karbon seperti timah dan silikon diharapkan dapat menggantikan grafit komersial saat ini dan sangat meningkatkan kepadatan energi massa baterai lithium-ion. Namun, masalah ekspansi volume dari kedua bahan ini membatasi aplikasi dan pengembangannya.
Oleh karena itu, para peneliti memecahkan masalah ini dengan menggunakan struktur sangkar karbon yang dibangun dari nanomaterial karbon yang lebih baik. Berdasarkan perakitan antarfasial graphene, mereka menemukan teknik sulfur-templated untuk kandang karbon berpori padat yang disesuaikan dengan tepat.
Dalam proses membangun jaringan graphene padat menggunakan teknik penguapan kapiler, para peneliti memperkenalkan belerang sebagai template volume yang dapat dialirkan untuk menyelesaikan kustomisasi mantel graphene-karbon untuk partikel aktif non-karbon. Dalam percobaan, dengan memodulasi jumlah template sulfur yang digunakan, mereka dapat secara tepat mengontrol struktur kandang graphene-karbon tiga dimensi untuk mencapai lapisan "cocok" dari partikel aktif non-karbon, sehingga dapat secara efektif menyangga partikel aktif non-karbon besar yang disebabkan oleh interkalasi lithium. Ekspansi volume membuatnya menunjukkan kinerja volume yang sangat baik sebagai elektroda negatif untuk baterai lithium ion.
Melalui penelitian ini, tim peneliti Profesor Yang Quanhong berhasil memecahkan masalah kemacetan kepadatan tinggi dan porositas bahan karbon, dan memperoleh bahan karbon berpori kepadatan tinggi.
Perlu ditunjukkan bahwa ide desain struktur sangkar karbon "yang dibuat khusus" berdasarkan perakitan graphene ini dapat diperluas ke strategi konstruksi umum untuk baterai lithium-ion berenergi tinggi generasi berikutnya dan bahan elektroda seperti baterai lithium-sulfur dan baterai lithium-air. Baterai penyimpanan energi diharapkan mencapai "volume kecil" dan "kapasitas tinggi", yang sangat memenuhi kebutuhan portabilitas pengguna.
