science >> Wetenschap >  >> Chemie

Gebruikmaken van geometrische frustratie om batterijen af ​​te stemmen voor meer vermogen

Krediet:ACS

Een nieuwe generatie batterijen met een hoger vermogen voor telefoons en camera's zou het resultaat kunnen zijn van baanbrekend onderzoek onder leiding van wetenschappers van de Universiteit van Kent.

Onderzoekers van de School of Physical Sciences (SPS) van de universiteit, samenwerken met wetenschappers van andere Europese instellingen, formuleerde een recept om de snelheid te verhogen waarmee een vast materiaal - een kunstmatig mineraal - lading kan geleiden.

Het team ontdekte dat een fenomeen dat bekend staat als geometrische frustratie, in dit proces kan worden gebruikt om de ladingstransportsnelheid in het vaste materiaal te verhogen op een manier die vergelijkbaar is met het verwarmen van dat materiaal.

Gebruik makend van dit fenomeen, het team was in staat om materialen te 'tunen' voor gebruik in toekomstige batterijen en brandstofcellen om de ionische geleidbaarheid te versnellen.

Hoofdonderzoeker Dr. Dean Sayle en zijn team bij SPS ontdekten dat geometrische frustratie de gereguleerde vorming van atomen in het materiaal verbrak, leidt tot een meer ongeordend patroon. Door dit ongeordende patroon kon de lading met een veel hogere snelheid door het materiaal gaan.

Dr. Sayle zei:'wanorde kan worden veroorzaakt door geometrische frustratie die kan worden opgevat als het willekeurig geven van twee soorten paraplu's van verschillende grootte aan een gedisciplineerde parade van mensen en hen vertellen om ze op te zetten en zo dicht bij elkaar te komen als de grootte van de paraplu's toestaat .

'Van nature, dit zal leiden tot een vernietiging van de voormalige formatie in de richting van een ongeordende formatie die een groot aantal hiaten vertoont. evenzo, we gebruikten geometrische frustratie om de atomen ongeordend te maken door twee atomen van verschillende grootte met elkaar te mengen, wat het ladingstransport met 100 verhoogde, 000'.

Naast krachtigere batterijen, de nieuwe techniek kan leiden tot de ontwikkeling van nieuwe energiematerialen met nulemissie.