回收阴极;新型相变材料;石墨烯大梁。
回收阴极
纳米工程师开发了一个加州大学圣地亚哥节能回收过程恢复使用了锂离子电池阴极。退化的过程包括收集从使用电池阴极粒子,然后煮沸和热处理。新电池的阴极,电荷存储容量,充电时间和电池寿命都恢复到原来的水平。
锂离子电池使用不到百分之五的回收。
“想想数百万吨的锂离子电池浪费在未来,尤其是电动汽车的兴起,和宝贵的资源的消耗更喜欢锂和钴矿的开采这些资源会污染我们的水和土壤。如果我们可以从旧电池可持续收获和重用的材料,我们可以防止这种重要的环境破坏和浪费,”郑Chen说教授在加州大学圣地亚哥分校纳米工程。
锂钴氧化物阴极的回收方法。NMC方法同样适用,一个受欢迎的锂阴极含有镍、锰和钴,在大多数电动汽车使用。
这个方法首先要收集了锂离子电池阴极粒子。研究人员然后增压阴极粒子在热,碱性、解决方案包含锂salt-this解决方案可以回收和重用过程更多的批次。之后,粒子通过一个简短的退火过程中加热到800度,然后慢慢冷却。新阴极是由再生颗粒。
使用阴极粒子在锂离子电池的回收和再生工作像新的一样。(来源:大卫Baillot /加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院)
锂离子电池耗尽,阴极材料失去了它的一些锂原子。阴极的原子结构也发生变化,使其不能够移动的离子。回收过程恢复负极的锂浓度和原子结构回到原来的状态。
总的来说,回收流程使用5.9焦耳的能量,相当于约四分之三的能源一杯汽油,恢复一千克的阴极材料。
优化工业规模的过程,团队计划工作与电池公司在亚洲。特定区域的改进是阴极收获一步,目前一个手动的过程。研究人员正致力于简化这一步这整个过程是工业上可行的。研究小组也在研究一个回收利用阳极过程。
新型相变材料
东北大学的研究人员,国家先进工业科学技术研究所(巨大),和汉阳大学,提出了一种新的相变材料Cr2Ge2Te6与电特性,不同的传统材料。团队说,新材料使能耗大大降低非易失性随机访问存储器的数据记录。
相变随机存取存储器(极化)已被建议作为一个新一代实用的非易失性存储器。极化的原理操作依赖于高阻非晶态之间的电阻变化量和低电阻水晶在相变材料。
Ge-Sb-Te(销售税)是众所周知的相变材料极化的应用程序。销售税高速可以操作,但可怜的数据保留在高温下(~ 85 c),需要大量的数据记录。
(a)存储单元电阻与外加电压曲线Cr2Ge2Te6和销售税的记忆细胞。(b)的比较操作Cr2Ge2Te6之间能量和销售税。(来源:富山庄Hatayama /东北大学)
新Cr2Ge2Te6相变材料展览逆阻力变化从低阻无定形到高阻结晶状态。研究人员证明了Cr2Ge2Te6可以达到减少能耗的90%以上数据记录相比,使用传统的销售税内存单元。
同时,发现Cr2Ge2Te6结合更快的运行速度(~ 30 ns)和更高的数据保留财产(超过170 c)比传统材料。根据团队,与其他报道材料表明Cr2Ge2Te6可以打破之间的权衡关系数据存储和操作速度。
石墨烯大梁
华威大学的研究人员发现了一种方法来替代石墨阳极的使用硅锂离子电池,通过加强阳极的结构石墨烯大梁。这可能会增加一倍以上的生活也可充电的锂离子电池和增加的能力由这些电池,研究小组说。
尽管硅十倍重力能量密度的石墨,限制其商业开发性能问题。由于其体积膨胀后lithiation硅粒子可以电化学凝聚的方式阻碍进一步的充放电效率。硅也不是本质上弹性足以应对的压力lithiation时反复充电,导致开裂,磨碎和快速物理退化阳极的复合组织。这大大有助于能力减弱,随着退化在阴极上发生的事件。
这个图展示FLG片可以证明非常有效的保护硅粒子之间的分离度与每个电池充电周期。(来源:华威大学)
团队的方法使用一个新的阳极硅和化学改性石墨烯的一种形式。60%的混合物的研究人员创造了阳极微硅粒子,16% few-layer石墨烯(浮动),14% /聚丙烯酸钠和10%碳添加剂,然后检查性能(和材料的结构变化)在100年的充放电循环。
“FLG涨跌互现的雪花在整个阳极和像一组强,但相对弹性,大梁。这些片的焦距增加材料的韧性和弹性大大减少造成的损害在lithiation硅的物理扩张。远程导电性的石墨烯提高阳极,并保持低阻复合结构稳定,”高级研究员梅兰妮Loveridge说WMG华威大学。
FLG片也能有效地保护硅粒子之间的分离程度,减少改变硅粒子成为电化学相互焊接在充电时,这一现象会降低电池的生命和力量输出。
阳极上的团队正在继续工作,包括优化电极的研究,扩大和生产袋电池锂离子电池。
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