Seit seiner Entdeckung im Jahr 2004 hat Graphen die Materialwissenschaft und darüber hinaus grundlegend verändert. Wissenschaftler verbessern Natriumbatterien mit nanozellulärem Graphen, einem speziellen Graphentyp mit großer spezifischer Oberfläche.
Ihre Forschung konzentrierte sich auf ein Entlegierungsverfahren, das die Mischbarkeit der Legierungskomponenten in einem Schmelzbad nutzt. Dabei werden einige Komponenten korrodiert, während andere erhalten bleiben. Park und Kollegen wiesen nach, dass mit diesem Verfahren hergestellte, glutenfreie Materialien (NCGs) auch nach der Graphitisierung eine hohe Zugfestigkeit und Leitfähigkeit aufweisen . Das Material wurde in einer Natriumionenbatterie (SIB) getestet, wo es sowohl als Aktivmaterial als auch als Stromkollektor diente.
Laut Won-Young Park, Doktorand an der Universität Tohoku, „haben wir entdeckt, dass sich Kohlenstoffatome während der Flüssigmetall-Entlegierung eines amorphen Mn-C-Vorläufers in geschmolzenem Bismut schnell zu rissfreiem NCG selbstorganisieren.“
„Wir haben das entwickelte NCG als Aktivmaterial und Stromabnehmer in einem SIB eingesetzt und konnten dort eine hohe Leistung, lange Lebensdauer und hervorragende Verformungsbeständigkeit nachweisen. Unsere Methode zur Herstellung von rissfreiem NCG wird es uns letztendlich ermöglichen, die Leistung und Flexibilität von SIBs zu steigern – eine alternative Technologie zu Lithium-Ionen-Batterien für bestimmte Anwendungen, insbesondere in der großtechnischen Energiespeicherung und in stationären Stromversorgungssystemen, wo Kosten-, Sicherheits- und Nachhaltigkeitsaspekte im Vordergrund stehen“, ergänzte Park Young.
Über Graphen
Es besteht aus zweidimensionalen Kohlenstoffatomschichten, die sich zu einem dünnen Sechseck mit einer Dicke von einer Atomlage verbinden und außergewöhnliche physikalische und chemische Eigenschaften aufweisen. Es wird durch das Stapeln vieler Schichten und die Steuerung der inneren Struktur mithilfe nanometergroßer Zellmorphologie hergestellt.
Merkmale:
- Graphen ist extrem stark, leicht, flexibel und transparent mit ausgezeichneter elektrischer und thermischer Leitfähigkeit.
- Es verfügt über eine große Oberfläche und ist gasundurchlässig.
- Darüber hinaus ist es in einer Vielzahl von Anwendungen nützlich, darunter Hochgeschwindigkeitstransistoren und Biosensoren.
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Verbesserungspotential
Obwohl Wissenschaftler Natriumbatterien mithilfe von nanozellulärem Graphen verbessern und dieses ein hohes Potenzial für elektronische Geräte, Energiespeicher und Sensoren besitzt, behindern Herstellungsprobleme den Fortschritt. Daher kommt es bei der Produktion häufig zu Rissen . Dies führt zur Suche nach innovativen Verarbeitungstechnologien, die homogene, rissfreie und nahtlose nanozelluläre Graphene in geeigneten Größenordnungen herstellen können.
Quelle : Verbesserung von Natriumionenbatterien durch mechanisch robustes nanozelluläres Graphen
