Недавно је Универзитет за науку и технологију краља Абдулаха (КАУСТ) представио резултате студије која може помоћи у побољшању анодних материјала за батерије следеће генерације.
Према извештају, КАУСТ је показао употребуласерски импулси за модификовање структуре обећавајућег алтернативног материјала електродепод називом "МКСене" да побољша свој енергетски капацитет и друга кључна својства.
У студији, научници су објаснили да графит садржи равне слојеве атома угљеника, а током пуњења батерије, атоми литијума се складиште између ових слојева у процесу познатом као "уградња". Структура "МКСене" материјала такође садржи слојеве који могу да држе литијум, али ти слојеви су направљени од прелазних метала као што су титан или молибден у комбинацији са атомима угљеника или азота, што материјал чини високо проводљивим.
Ови слојеви такође имају додатне атоме, као што су кисеоник или флуор, на својим површинама. Структура материјала „МКСене“ заснована на молибден-карбиду има посебно добар капацитет складиштења литијума, али се његове перформансе такође брзо погоршавају након поновљених циклуса пуњења/пражњења.
КАУСТ тим, који су предводили Хусам Н. Алсхарееф и Захра Баихан, открио је да је ова деградација узрокована хемијским променама у структури МКСене које формирају молибден оксид.
Да би решили овај проблем, користили су инфрацрвене ласерске импулсе за стварање малих „нанотачкица“ молибден карбида у структури „МКСене“ материјала, процес познат као „ласерско сцрибинг“. Процес се назива „ласерско сцрибинг“. Ове нанотачке, које су широке око 10 нанометара, причвршћене су за слојеве МКСене структуре угљеником.
Ово нуди неколико предности: Прво, нанотачке пружају додатни капацитет за складиштење литијума и убрзавају процес пуњења и пражњења. Ласерски третман такође смањује садржај кисеоника у материјалу, помажући да се спречи стварање проблематичних молибденових оксида. Коначно, јаке везе између нанотачака и слојева побољшавају електричну проводљивост структуре "МКСене" материјала и стабилизују је током процеса пуњења и пражњења.
У изјави за штампу, Баихан је рекао: „Ово пружа економичан и брз начин за подешавање перформанси батерија.
Истраживачи су направили аноду од материјала уписаног ласером и тестирали је у литијум-јонској батерији са више од 1,000 циклуса пуњења-пражњења. Са нанотачкама, капацитет електричног складиштења материјала био је четири пута већи од оригиналног МКСене-а, скоро достигавши теоретски максимални капацитет графита. Ласерски исписани материјал такође није показао губитак капацитета у бициклистичким тестовима.
У светлу ових резултата, они верују да би ласерско уписивање могло да се користи као општа стратегија за побољшање перформанси других "МКСенес" материјалних структура. Ово би, на пример, могло довести до развоја нове генерације пуњивих батерија које користе јефтинији и богатији метал од литијума. Поред тога, за разлику од графита, структуре МКСенес материјала такође могу бити уграђене јонима натријума и калијума.
