Lithium-ionbatterijen worden gebruikt om veel dingen van mobiele telefoons te voorzien, laptops, tablets tot elektrische auto's. Maar ze hebben een aantal nadelen, inclusief beperkte energieopslag, lage duurzaamheid en lange oplaadtijd. Nutsvoorzieningen, onderzoekers van het Institute of Bioengineering and Nanotechnology (IBN) van A*STAR hebben een nieuwe manier ontwikkeld om duurzamere en duurzamere lithium-ionbatterijen te produceren. Deze bevinding werd vandaag gemeld in de Geavanceerde materialen logboek.

Onder leiding van IBN Executive Director Professor Jackie Y. Ying, de onderzoekers vonden een algemene methode uit om anodematerialen voor lithium-ionbatterijen te produceren. De anoden zijn gemaakt van metaaloxide nanosheets, die ultradun zijn, tweedimensionale materialen met uitstekende elektrochemische en mechanische eigenschappen.

Deze nanosheets zijn 50, 000 keer dunner dan een vel papier, waardoor het sneller kan worden opgeladen in vergelijking met de huidige batterijtechnologie. Het brede oppervlak van de nanosheets maakt beter contact met de elektrolyt, waardoor de opslagcapaciteit wordt vergroot. Het materiaal is ook zeer duurzaam en breekt niet gemakkelijk, wat de levensduur van de batterij verbetert. Bestaande methoden om metaaloxide nanosheets te maken zijn tijdrovend en moeilijk op te schalen.

De IBN-onderzoekers bedachten een eenvoudigere en snellere manier om metaaloxide nanosheets te synthetiseren met behulp van grafeenoxide. Grafeenoxide is een 2D-koolstofmateriaal met chemische reactiviteit dat de groei van metaaloxiden op het oppervlak mogelijk maakt.

Grafeenoxide werd gebruikt als sjabloon om metaaloxiden in nanosheetstructuren te laten groeien via een eenvoudig mengproces, gevolgd door warmtebehandeling. De onderzoekers konden een grote verscheidenheid aan metaaloxiden synthetiseren als nanosheets, met controle over de samenstelling en eigenschappen.

De nieuwe techniek kost een dag om de nanosheets te produceren, vergeleken met een week voor eerder gerapporteerde methoden. Het vereist geen drukkamer en heeft slechts twee stappen in het syntheseproces, waardoor de nanosheets eenvoudig op grote schaal te vervaardigen zijn.

Tests hebben aangetoond dat de nanosheets die met deze algemene benadering zijn geproduceerd, uitstekende anodeprestaties van lithium-ionbatterijen hebben, waarbij sommige materialen drie keer langer meegaan dan grafietanodes die in huidige batterijen worden gebruikt.

"Onze nanobladen zijn veelbelovend gebleken voor gebruik als lithium-ionanoden. Deze nieuwe methode zou de volgende stap kunnen zijn in de ontwikkeling van metaaloxide-nanobladen voor hoogwaardige lithium-ionbatterijen. Het kan ook worden gebruikt om andere toepassingen in energieopslag vooruit te helpen. , katalyse en sensoren, " zei prof Ying.