Главная страница / Новости / Исследователи используют ДНК лосося для разработки аккумуляторной батареи высокой емкостиКарта сайта | Контакты

Исследователи используют ДНК лосося для разработки аккумуляторной батареи высокой емкости

13 мая 2020

Корейской исследовательской группе удалось разработать катодный материал нового поколения для литий-ионных аккумуляторов. Корейский институт науки и технологий (KIST, исполняющий обязанности президента Seok-jin Yoon) объявил о том, что совместная исследовательская группа доктора Kyung Yoon Chung (руководитель Центра исследований накопления энергии в KIST), проф. Sang-Young Lee (профессор в Ульсанском национальном институте науки и технологии (UNIST) и доктор Воньюнг Чанг (главный научный сотрудник Центра исследований накопления энергии при KIST) разработали высокопроизводительный катодный материал, стабилизировав поверхность сверхлитированных слоистых оксидов (ОЛО), используя ДНК лосося.

Исследователи используют ДНК лосося для разработки аккумуляторной батареи высокой емкости

В литий-ионной вторичной батарее количество ионов лития, движущихся между катодом и анодом во время процесса зарядки и разрядки, определяет плотность энергии аккумуляторной системы. Другими словами, разработка катодного материала большой емкости имеет важное значение для увеличения емкости литий-ионной батареи.

Сверхлитированные слоистые оксиды (OLO) имеют высокую обратимую емкость 250 мАч/г (по сравнению с обратимой емкостью существующих коммерчески доступных материалов, которая составляет всего 160 мАч/г) и долгое время привлекали внимание в качестве катодного материала следующего поколения, что может улучшить емкость аккумулятора энергии более чем на 50%. Однако OLO имеет существенный недостаток в том, что во время циклов зарядки / разрядки слоистая структура OLO может разрушаться, что приводит к разбуханию и делает батарею непригодной для использования.

Исследовательская группа KIST использовала просвечивающую электронную микроскопию для анализа изменений в кристаллографической структуре путем разделения на конкретные области от поверхности до внутренней части OLO. Результаты анализа подтвердили, что металлические слои ОЛО начали разрушаться на поверхности при повторяющихся циклах зарядки / разрядки.

Совместная исследовательская группа использовала ДНК лосося, которая имеет сильное сродство с ионами лития, для контроля структуры поверхности ОLО, которая была причиной деградации материала. Однако ДНК лосося показала тенденцию к агрегации в водных растворах. Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа синтезировала композиционный материал покрытия, который сочетал в себе углеродные нанотрубки (УНТ) и ДНК лосося. Смесь ДНК/УНТ была равномерно размещена и прикреплена к поверхности ОLО, что привело к созданию нового материала катода.

Исследовательская группа в KIST выполнила интегрированные передовые аналитические методы (исследуя ряд факторов, от отдельных частиц до электродов) и обнаружила, что электрохимические характеристики ОLО и механизмы его структурной стабильности улучшились. Результаты рентгеновского анализа in situ для разработанного OLO подтвердили, что разрушение структуры было подавлено во время циклов зарядки / разрядки, и термостойкость была улучшена.

Профессор Санг-Янг Ли из UNIST сказал о значимости разработки: «В отличие от предыдущих попыток, в этом исследовании используется ДНК, основная единица жизни, предлагая новое направление для разработки высокоэффективных материалов для батарей».

Kyung Yoon Chung, глава Центра исследований в области накопления энергии, KIST, сказал: «Это исследование очень важно, так как оно представляет конструктивные факторы для стабилизированного катодного материала большой емкости с использованием интегрированных передовых аналитических методов. На основе этого исследования мы будем прилагать больше усилий для разработки нового материала, который может заменить существующие коммерческие материалы».

Источник

Метки: