ナノワイヤベースの電池材料は、数十万回充電できます

バッテリーの消費が速すぎて、多くの製品にとってあまり快適ではありません。バッテリーを交換せずに交換できれば完璧です。最近、米国の研究者は、ナノワイヤベースの電池材料が数十万回繰り返し充電できることを発見しました。交換の必要がほとんどないバッテリーを実現することが期待されています。

カリフォルニア大学アーバイン校（UCI）の研究者は、ナノワイヤーベースの電荷蓄積メカニズムの堆積に関与する「ワイヤー」は細いナノワイヤーにすぎないことを発見しました。フォームプレゼンテーション）。研究者によると、これは二酸化マンガン（MnO2）で表面がコーティングまたは埋め込まれた純金のナノワイヤーです。アセンブリは基本的に、ナノワイヤのインターリーブされたアレイ間に電荷蓄積コンデンサを形成し、電解質媒体に浮遊するコンデンサです。

同じ材料で、ナノワイヤを使用すると、薄膜よりも高い電荷蓄積が得られます。ナノワイヤーは人間の髪の毛の数千倍細いため、導電性が高く、電子的な保存と伝送のための大きな表面積を持っています。純金ナノワイヤーは、幅が約240 nm、厚さが35nmです。外殻の厚さは約143〜300nmです。以前の研究によると、これらのフィラメントは非常に壊れやすく、放電、充電、または充電と放電のサイクルを繰り返しても簡単に保守することはできません。そのため、一般的なリチウムイオン電池は膨張しやすく、壊れやすく、最終的には割れが発生します。

UCIの研究者は、二酸化マンガンのシェルに純金のナノワイヤーをコーティングし、プレキシグラスゲルで作られた電解質でアセンブリを包むことでこの問題を解決しました。このゲルは、ポリメチルメタクリレート（PMMA）と過塩素酸リチウム（LiClO4：リチウムイオン電池を形成するリチウムイオンの供給源）の組み合わせであり、非常に信頼性が高く、故障しにくいです。

研究を主導して、UCIの候補者であるDr. MyaLeThaiは、電力や電力損失を検出せず、ナノワイヤーを損傷することなく、3か月で最大200,000回テスト電極を循環させました。この研究の結果は、American ChemicalSocietyが発行したEnergyLettersの最新号に掲載されています。

UCI化学部門の責任者であるReginaldPenner氏は、「Myaは楽しい態度で始め、表面の非常に薄いゲルを完全にコーティングし、充電と放電を開始しました。彼女は、これをナノワイヤー材料にコーティングするだけでよいことに気付きました。ゲルは、容量を失うことなく、何十万回も再充電および放電することができます。」

「これは本当に素晴らしいことです。バッテリーは通常5,000、6,000、または7,000回の充電と放電のサイクルを経るため、完全に壊れて使用できなくなります」と彼は付け加えました。特にUCIの研究者が使用する構造、高アスペクト比のナノワイヤーは、起こりうる故障の影響を明らかにしたり増幅したりするために使用されますが、決して現れません。

研究者たちは、このゲルがバッテリー内の金属酸化物を可塑化し、ひび割れを防ぐ柔軟性を与えると信じています。

「コーティングされた電極は、元の形状を維持するのにより効果的であり、より信頼性の高い選択になります」とタイ語は言います。 「この研究により、ナノワイヤー電池の電極の寿命が長くなり、この長さを真に達成できることが確認されました。」

この研究は、メリーランド大学のエネルギーフロンティア研究センターのエネルギー貯蔵ナノ構造（NEES）プログラムとも協力し、米国エネルギー省（DOE）の基礎エネルギー科学部門から資金提供を受けました。

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