(PhysOrg.com) -- Op zichzelf, titaandioxide (TiO ₂ ) is een zeer slechte elektrode. Elektronen bewegen heel langzaam door het materiaal - zo langzaam, in feite, dat het jaren kan duren om een ​​millimeter dik stuk TiO . te vullen ₂ . Echter, dingen veranderen wanneer de TiO ₂ is extreem dun:een 10 nm dik stuk TiO ₂ kan in milliseconden met elektronen worden gevuld. Geïnspireerd door dit vermogen, wetenschappers hebben onlangs onderzocht of TiO ₂ kan nuttig zijn voor het vervaardigen van batterijen met een hoge capaciteit.

Een team van wetenschappers, Fei Fei Cao, et al., van instellingen in China en Duitsland, hebben ontdekt dat het aanbrengen van een dunne laag TiO ₂ naar de buitenkant van koolstofnanobuisjes (CNT's) kunnen coaxiale nanokabels ontstaan. De nanokabels kunnen vervolgens worden gevormd tot een kristallijne vaste stof die erg goed blijkt te zijn in het vangen van lithiumionen en het snel transporteren van elektronen - veel beter dan beide TiO ₂ of CNT's op zichzelf.

"Aan de ene kant, de CNT-kern levert voldoende elektronen voor de opslag van lithium in de TiO ₂ schede, ” schreven de onderzoekers in een studie gepubliceerd in Chemie van materialen . "Anderzijds, de CNT zelf kan ook lithium opslaan waarbij deze opslagkinetiek is, beurtelings, verbeterd door de aanwezigheid van het nanoporeuze TiO ₂ … [die] snelle toegang van lithium-ionen uit de vloeibare elektrolyt mogelijk maakt.”

Deze symbiotische voordelen kunnen direct leiden tot verbeteringen in lithium-ionbatterijen die op nanokabels gebaseerde anodes gebruiken. De onderzoekers ontdekten dat de nieuwe anodes verbeteringen bieden in de opslagcapaciteit, afgiftesnelheid, en fietsprestaties vergeleken met pure CNT of pure TiO ₂ . De nanokabels hadden ook een goede betrouwbaarheid, met bijna geen capaciteitsverlies na honderd cycli.

Deze mogelijkheden zijn ook concurrerend met op grafiet gebaseerde anodes, die vaak worden gebruikt in de huidige lithium-ionbatterijen. Plus, de nanokabels zijn eenvoudig te produceren en gemaakt van goedkope materialen, wat ze aantrekkelijk zou kunnen maken voor commercieel gebruik.

“Dit fascinerende symbiotische gedrag en het feit dat de kabelmorfologie leidt tot een efficiënt gebruik van deze symbiose, zorgt ervoor dat deze oplossing uitstekend aansluit bij de vereisten van lithium-ionbatterijen, ’ schreven de onderzoekers.

De wetenschappers hopen dat deze demonstratie van de synergetische voordelen van hybride materialen aanleiding kan geven tot verder onderzoek naar het gebruik van hybride materialen voor andere energieopslagapparaten, zoals supercondensatoren.

© 2010 PhysOrg.com