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전도성 전극이 급속 충전 배터리의 핵심입니까?

[YTN 사이언스] 스마트폰 20초 충전 가능한 시대 열린다 / YTN 사이언스 (십일월 2018).

Anonim

MXene을 기반으로하는 전극을 가진 배터리는 높은 저장 용량과 매우 빠른 충전을 약속합니다

게리 Elinoff, 기여 작가

충전 용 배터리 사용자가 직면하는 가장 애처로운 문제는 충전하는 데 걸리는 시간입니다. 모바일 장치 사용자에게는 불편한 점이 있으며, 다른 어떤 요소보다 더 그렇습니다. 전기 자동차의 속도가 느린 이유입니다. Yury Gogotsi 교수가 이끄는 Drexel University 팀은 2 차원 전이 금속 탄화물 (MXenes)을 기반으로 새로운 "3 차원"원자 두께의 전지 설계를 개발했습니다. MXene으로 제작 된 전극이있는 배터리는 몇 시간이 아니라 몇 초 만에 완전 충전을 흡수 할 수있는 가능성을 제공합니다. 그 연구를 상세히 기술 한 논문은 원래 Nature Energy 지에 게재되었다.

MXene을 기반으로 한 전극 구조는 두 가지 중요한 특징을 제공합니다.

첫째, 배터리가 충전됨에 따라 전기 충전 된 이온이 쏟아져 집으로 전화 할 곳을 찾습니다. MXene은 거대 다공성의 성질이나 전기적으로 하전 된 이온이 전극의 "포트"로 더 빨리 도달 할 수있는 많은 구멍으로 인해 더 빠르고 쉽게 여행을 가능하게합니다. 그것은 나중에 사용하기 위해 배터리가 전기를 공급받는 대신 저장하는 곳입니다.

네이처 에너지 (Nature Energy) 지의 저자 인 마리아 루카 츠카 야 (Maria Lukatskaya)는 "이상적인 전극 구조는 단일 차선 도로를 사용하는 대신 멀티 레인 및 고속 '고속도로'를 통해 포트로 이동하는 이온과 같을 것입니다. 우리의 거대 다공성 전극 디자인은 이러한 목표를 달성하여 몇 초 또는 그 이하의 신속한 충전을 가능하게합니다. "

두 번째 차이점은 MXene을 사용하면 주어진 포트 내에 더 많은 포트 또는 산화 환원 사이트가 포함될 수 있다는 것입니다. 그 결과, MXene 전극을 기반으로 한 배터리는 주어진 크기와 무게에 대해 더 많은 충전량을 저장할 수 있습니다.

Inverse.com에 설명 된대로 대부분의 최신 배터리는 화학 에너지 저장 장치를 사용합니다. MXene은 아래에 설명 된 형태로 이온을위한 많은 보관 장소가있는 "현미경 스위스 치즈"라고 할 수 있습니다. 그런 다음 Inverse 기사에 따르면 하이드로 겔을 적용하면 이러한 산화 환원 사이트가 더 많이 생성되어 배터리의 저장 용량이 증가합니다.

MXene의 원자 구조. 출처 : Drexel University (편집).

MXene은 수퍼 커패시터의 급속 충전 및 방전 특성을 배터리의 우수한 저장 용량과 결합 할 수있게한다. Gogotsi 교수는 "이 논문은 배터리와 의사 콘덴서에 사용되는 화학 전하 저장 장치가 수퍼 커패시터라고도 알려진 전기 이중층 커패시터에 사용되는 물리적 저장 장치보다 항상 느리다는 널리 받아 들여지는 교리를 부정합니다."

Inverse 기사에서 인용 된 것처럼 "Elon Musk이 가장 잘 말했습니다 : 기존 배터리 기술이 끔찍합니다."배터리 기술에서 많은 잘못된 시작이 있었으며 많은 새로운 아이디어는 결코 풀 수 없으며 실험실에서 나오지 않았습니다. 배터리 기술은 많은 분야에서 발전 할 수있는 병목 현상 인 것 같습니다. 우리 모두는이 혁신이 그 길을 분명히 할 수 있기를 - 그리고 희망 - 기다립니다.