Een kleine steigerachtige titaniumstructuur van Nanonets bedekt met siliciumdeeltjes zou de weg kunnen effenen voor snellere, lichtere en duurzamere lithium-ionbatterijen, volgens een team van scheikundigen van Boston College die het nieuwe anodemateriaal ontwikkelden met behulp van nanotechnologie.

De webachtige Nanonetten die zijn ontwikkeld in het laboratorium van universitair docent chemie Dunwei Wang bieden een unieke structurele sterkte, meer oppervlakte en grotere geleidbaarheid, die een laad-/oplaadsnelheid produceerde die vijf tot tien keer groter was dan die van typisch lithium-ionanodemateriaal, een veelgebruikt onderdeel in batterijen voor een reeks consumentenelektronica, volgens bevindingen gepubliceerd in de huidige online editie van het tijdschrift American Chemical Society Nano-letters .

In aanvulling, de Nanonetten bleken uitzonderlijk duurzaam, met een verwaarloosbare afname van de capaciteit tijdens laad- en oplaadcycli. De onderzoekers observeerden een gemiddelde capaciteitsvervaging van 0,1% per cyclus tussen de 20e en de 100e cyclus.

"Terwijl onderzoekers de volgende generatie oplaadbare lithium-ionbatterijtechnologie nastreven, een premie is geplaatst op meer vermogen en een langere levensduur van de batterij, " zei Wang. "In die context, het Nanonet-apparaat maakt een gigantische sprong in de richting van die twee doelen en geeft ons een superieur anodemateriaal."

Lithium-ionbatterijen worden vaak gebruikt in consumentenelektronica. Met dit type oplaadbare batterij kunnen lithiumionen tijdens gebruik van de anode-elektrode naar de kathode gaan. Wanneer opgeladen, de ionen gaan van de kathode terug naar de anode.

De structuur en geleidbaarheid van de Nanonets verbeterden het vermogen om lithiumionen in te voegen en te extraheren uit de deeltjesvormige siliciumcoating, meldde het team. Met een laad-/ontlaadsnelheid van 8, 400 milliampère per gram (mA/g) - wat ongeveer vijf tot tien keer groter is dan vergelijkbare apparaten - de specifieke capaciteit van het materiaal was groter dan 1, 000 milliampère-uur per gram (mA-h/g). Typisch, laptop Lithium-ionbatterijen hebben een classificatie tussen 4, 000 en 12, 000 mA/u, wat betekent dat er slechts tussen de vier en 12 gram van het Nanonet-anodemateriaal nodig is om een ​​vergelijkbare capaciteit te bereiken.

Wang zei dat het vermogen om de kristallijne titanium-siliciumkern te behouden tijdens het laad-/ontlaadproces de sleutel was tot het bereiken van de hoge prestaties van het Nanonet-anodemateriaal. Aanvullend onderzoek in zijn laboratorium zal de prestaties van het Nanonet als kathodemateriaal onderzoeken.