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打火机,更快的充电电池可以让您更轻松地探索火星

时间:2022-02-16 16:58:03来源:

打火机,更快充电的电池可能是一种更有效的供电方式。

美国宇航局资助的研究最近在美国化学学会杂志中报道。

克莱姆森大学科学家的电信研究可能会导致打火机,适合供电的较轻的充电电池,甚至是火星流浪者。

最近由美国宇航局提供资金的研究,以“三维SI阳极,具有快速扩散,高容量,高速能力和长循环寿命”的一篇文章报告,这些文章出现在美国化学学会期刊应用材料和界面中。其作者包括Shailendra Chiluwal,Nawraj Sapkota,Apparao M. Rao和Ramakrishna Podila,所有这些都是克莱姆森纳米材料研究所(CNI)的一部分。

横截面元素图显示了具有硅纳米颗粒的电极的微观结构。

Podila是科学学院助理教授的物理学和天文学系,表示,革命新电池很快就可以在美国卫星中使用。

“大多数卫星主要从太阳中获得力量,”波迪拉说。“但卫星必须能够将能量存储在地球的阴影中。我们必须尽可能轻,因为卫星的重量越多,其使命成本越多。“

Podila表示,要了解组的突破,可以在锂离子电池中可视化石墨阳极作为卡片的甲板,其中每张卡代表一层石墨,用于存放电荷直至需要电力。Podila说,问题是,“石墨不能储存太多费用”。

克莱姆森团队选择与硅的合作,可以包装更多的费用,旨在更多的能量可以存储在更轻的细胞中。虽然科学家长期以来重视芯片的高容量,但由于它充电和放电,这种材料分开成较小的碎片。该团队提出的解决方案涉及使用微小的硅“纳米化”颗粒,这增加了稳定性并提供更长的循环寿命。新电池而不是由石墨制成的卡片牌,而是使用称为Buckypaper的碳纳米管材料的层,硅纳米粒子夹在一起。

CNI和第一个作者的研究生Shailendra Chiluwal和研究中的第一个作者,在惰性手套箱中组装锂离子电池。

对于那种内部包装,即使硅粒子分手,它们也是“仍然在三明治中”,Podila说。

“碳纳米管的独立纸片保持彼此电连接的硅纳米颗粒,”CNI研究生Shailendra Chiluwal说,“研究生第一个作者”。“这些纳米管形成了准三维结构,即使在500次循环之后也将硅纳米颗粒保持在一起,并减轻纳米颗粒的破裂产生的电阻。”

使用由硅和其他纳米材料制成的电池不仅提高了容量,还允许在更高电流下充电电池,这转化为更快的充电时间。作为任何手机在电话中间死亡的人都知道,这是电池技术的重要特征。

较快的充电可能是可能的,因为新电池也使用纳米管作为缓冲机构,允许以比目前可能的速度快四倍的速率充电。

较轻的电池收取更快的电池,提供大大提高效率,这不仅可以成为宇航员佩戴电池供电的套装的福音,而且还是必须将宇航员带到其目的地的科学家和工程师。

“锂离子电池中的阳极硅代表了该领域的研究人员的”圣杯“,”罗浩·罗氏议长和美国宇航局授予的主要调查员称。RAO还说新电池很快就会找到他们进入电动车的路。

“我们的下一个目标是与工业合作伙伴合作,将该基于实验室的技术转化为市场,”博伊拉,关于美国宇航局补助金的同事作者。“我们感谢NASA和南卡罗来纳州EPSCOR授予一个奖项,以承担该项目的奖项,该项目将持续对太空任务和全球能源景观的影响。”

参考:“具有快速扩散,高容量,高速能力和长循环寿命的三维SI阳极”由Shailendra Chiluwal,Nawraj Sapkota,Apparao M. Rao和Ramakrishna Podila,7月8日2020年,ACS应用材料和界面.DOI:
10.1021 / ACSAMI.0C05888

这项工作由两项不同的奖项资助:NASA-EPSCOR奖(NNH17ZHA002C号码)和南卡罗来纳州EPSCOR / IDED计划奖(18-SR03)。

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