Wetenschap
Complete nanobatterijen worden gevormd in elke nanoporie van een dichte nanopore-array (2 miljard per vierkante centimeter), met behulp van atomaire laagafzetting om de dikte en lengte van meerlagige concentrische nanobuizen zorgvuldig te regelen, die aan elk uiteinde als elektroden dienen.
Kleine batterijen gevormd in nanoporiën tonen aan dat goed geschaalde nanostructuren de volledige theoretische capaciteit van het ladingopslagmateriaal kunnen gebruiken. Deze nanobatterijen leverden hun opgeslagen energie efficiënt af bij hoog vermogen (snel opladen en ontladen) en bij langdurig gebruik.
Nauwkeurige structuren kunnen worden geconstrueerd om de fundamenten van ionen- en elektronentransport in nanostructuren voor energieopslag te beoordelen en om de grenzen van driedimensionale nanobatterijtechnologieën te testen.
Nanogestructureerde batterijen, wanneer goed ontworpen en gebouwd, bieden belofte voor het leveren van hun energie met een veel hoger vermogen en een langere levensduur dan conventionele technologie. Om een hoge energiedichtheid te behouden, nanostructuren (zoals nanodraden) moeten worden gerangschikt als dichte "nanostructuurbossen, " het produceren van driedimensionale nanogeometrieën waarin ionen en elektronen snel kunnen bewegen. Onderzoekers hebben arrays van nanobatterijen gebouwd in miljarden geordende, identieke nanoporiën in een aluminiumoxidesjabloon om te bepalen hoe goed ionen en elektronen hun werk kunnen doen in dergelijke ultrakleine omgevingen.
De nanobatterijen werden gefabriceerd door atomaire laagafzetting om oxidenanobuizen te maken voor ionenopslag in metalen nanobuizen voor elektronentransport, allemaal binnen elk uiteinde van de nanoporiën. De minuscule nanobatterijen werken buitengewoon goed:ze kunnen de helft van hun energie overdragen in slechts 30 seconden oplaad- of ontlaadtijd, en ze verliezen slechts een paar procent van hun energieopslagcapaciteit na 1000 cycli. Onderzoekers schrijven deze prestatie toe aan een rationeel ontwerp en goed gecontroleerde fabricage van nanotubulaire elektroden om ionenbeweging in en uit en nauw contact tussen de dunne geneste buizen mogelijk te maken om snel transport voor zowel ionen als elektronen te garanderen.
Wetenschap © https://nl.scienceaq.com