通过马特•普伦学士。2019年3月5
一个创新method-discovered能源部的研究人员橡树岭国家实验室,德雷塞尔大学及其同伙的人,都可以提高导电的能量密度的二维(2 d)陶瓷称为MXenes,潜在的储能材料。欧洲杯足球竞彩这项研究的结果已经被报道自然能源。
在这个MXene电极,选择合适的溶剂电解质可以显著提高能量密度。这电影的扫描电子显微镜图像显示细特性只有5微米thick-approximately比人类的头发还细窄的10倍。(来源:德雷塞尔大学;图片由泰勒马修斯)
现在的电池,这取决于电荷存储在大部分的电极,提供高储能容量;然而,缓慢充电速度往往限制他们的应用程序在电动汽车和消费电子产品。电化学电容器、超级电容器,可能未来储能支柱。这些超级电容器能够储存电荷在电极材料表面快速充电和放电。然而,目前,超级电容器的能量密度电池的电荷存储能力,或。
能量储存社区是保守的,使用相同的几个超级电容器电解液溶剂。新的电极材料,如MXenes欧洲杯足球竞彩要求相匹配的电解液溶剂化学和属性。
尤里·Gogotsi,首席研究员和教授,德雷塞尔大学
Gogotsi计划研究和他的博士后研究员,Xuehang王。
不同的终端组,如氟、氧、或羟基的物种,可以涵盖各种MXenes的表面。这些团体互动有力,特别是与不同溶剂以及溶解盐电解液中。和电极之间的电解质溶剂可能随后提高存储容量或提高充电速度。
我们的研究表明,基于二维MXene超级电容器材料的能量密度可以显著增加了选择合适的电解液的溶剂欧洲杯足球竞彩。通过改变溶剂,我们可以双电荷存储。
卢卡斯Vlcek,田纳西大学研究的合著者
Vlcek执行研究UT和ORNL联合计算科学研究所欧洲杯线上买球
这项研究是第一次(流体界面反应、结构和传输)Center-an能源前沿研究中心由ORNL和认可美国能源部科学办公室。欧洲杯线上买球首先研究流体和固体之间的反应与影响运输能源在日常应用程序接口。
李珂德雷克塞尔大学开发了碳化钛MXene从父母“MAX”ceramic-comprising钛(由“M”指定),铝(“a”),和碳(“X”)——研究者通过蚀刻了铝层创建five-ply MXene层的钛硬质合金。
研究者随后浸泡MXenes锂离子电解质在不同溶剂中有相当不同的分子性质和结构。锂离子携带电荷容易MXene层之间的整合。
材料的电欧洲杯足球竞彩化学实验前后的结构完整性由透射电子显微镜显示,而组成和化学MXene电解质溶剂之间的相互作用和MXene表面被拉曼光谱和x射线光电子能谱特征。
电化学测量表明,最高的电容(存储的能量)的帮助下获得了较低的导电电解液。
这是一个奇怪的和违反直觉的观察,因为人会预见到一个经常使用的乙腈溶剂性电解质,具有最大的电解质电导率的测试,提供最为优化的性能。
而在原地x射线衍射显示的收缩和扩张MXene夹层间距在充电和放电时使用乙腈,没有观察到层间间距的变化对碳酸丙烯酯溶剂的使用。后者溶剂导致相对更高的电容。此外,电极,不扩大在入口和出口的离子也预期承受更大的充放电循环次数。
为了研究电解液溶剂的动态媒体限制MXene层,团队转向了中子散射,这是容易氢原子存在于溶剂分子。
最后,Vlcek进行分子动力学模拟,表明MXene表面之间的交互,电解液溶剂,和锂离子强烈依赖于极性溶剂分子的分子形状和大小。关于丙烯carbonate-based电解质、溶剂不围绕锂离子,因此包MXene表之间的密切。然而,在其他类型的电解质,溶剂分子是由锂离子,这些离子进入电极,导致其扩张在充电。相信建模可能引导迫在眉睫的选择electrode-electrolyte溶剂夫妇。
不同溶剂创建不同的封闭环境有深远的影响离子的电荷传输和交互MXene电极。这各种各样的结构和行为是由分层结构MXene电极,可以应对充电容易膨胀和收缩的夹层空间,以适应更广泛的溶剂比电极与刚性框架。
卢卡斯Vlcek,田纳西大学研究的合著者
本文题为“从溶剂影响电荷存储在碳化钛MXenes。”