Geïnspireerd door bomen, wetenschappers hebben een batterij ontwikkeld die is gemaakt van een stukje hout bedekt met tin dat veelbelovend is om een ​​klein, langdurig, efficiënte en milieuvriendelijke energiebron. Hun rapport over het apparaat-1, 000 keer dunner dan een vel papier—verschijnt in het journaal Nano-letters .

Een stukje hout bedekt met tin kan een kleine, langdurig, efficiënte en milieuvriendelijke batterij.

Maar probeer het nog niet thuis - de componenten in de batterij die zijn getest door wetenschappers van de Universiteit van Maryland zijn duizend keer dunner dan een stuk papier. Gebruik natrium in plaats van lithium, zoals veel oplaadbare batterijen doen, maakt de batterij milieuvriendelijk. Natrium slaat energie niet zo efficiënt op als lithium, zodat u deze batterij niet in uw mobiele telefoon zult zien, maar de lage kosten en de gebruikelijke materialen zouden het ideaal maken om enorme hoeveelheden energie tegelijk op te slaan, zoals zonne-energie in een elektriciteitscentrale.

Bestaande batterijen worden vaak gemaakt op een stijve basis, die te broos zijn om bestand te zijn tegen het zwellen en krimpen dat optreedt wanneer elektronen worden opgeslagen in en opgebruikt door de batterij. Liangbing Hu, Teng Li en hun team ontdekten dat houtvezels soepel genoeg zijn om hun natriumionbatterij meer dan 400 oplaadcycli te laten meegaan. waardoor het een van de langst meegaande nanobatterijen is.

"De inspiratie achter het idee komt van de bomen, " zei Hu, een assistent-professor materiaalkunde. "Houtvezels waaruit een boom bestaat, bevatten ooit mineraalrijk water, en zijn dus ideaal voor het opslaan van vloeibare elektrolyten, waardoor ze niet alleen de basis zijn, maar ook een actief onderdeel van de batterij."

Hoofdauteur Hongli Zhu en andere teamleden merkten op dat na honderden keren opladen en ontladen van de batterij, het hout eindigde gerimpeld maar intact. Computermodellen toonden aan dat de rimpels de spanning in de batterij effectief ontspannen tijdens het opladen en opladen, zodat de batterij vele cycli kan overleven.

"Door natriumionen door tinanoden te duwen, verzwakt vaak de verbinding van het tin met zijn basismateriaal, " zei Li, een universitair hoofddocent werktuigbouwkunde. "Maar de houtvezels zijn zacht genoeg om als mechanische buffer te dienen, en kan dus de veranderingen van tin accommoderen. Dit is de sleutel tot onze duurzame natrium-ionbatterijen."