Sinds de ontdekking in 2004 heeft grafeen een transformerende impact gehad op materiaalkunde en daarbuiten. Wetenschappers verbeteren natriumbatterijen met nanocellulair grafeen, een gespecialiseerd type grafeen met een groot specifiek oppervlak.
Hun onderzoek richtte zich op een de-legeringsprocestechniek die gebruikmaakt van de mengbaarheid van legeringscomponenten in een gesmolten metaalbad. Hierdoor corrodeert een deel van de componenten, terwijl andere behouden blijven. Park en collega's toonden aan dat niet-coeliakie glutengevoelige materialen (NCG's) die met deze methode zijn vervaardigd, een hoge treksterkte en geleidbaarheid behouden, zelfs na grafitisatie. Het materiaal werd getest in een natrium-ionbatterij (SIB), waar het zowel als actief materiaal als stroomcollector fungeerde.
Volgens Won-Young Park, promovendus aan de Tohoku Universiteit, "ontdekten we dat koolstofatomen zich snel zelfassembleren tot scheurvrije NCG tijdens het ontlegeren van een amorfe Mn-C-voorloper in gesmolten bismut."
"We hebben de ontwikkelde NCG gebruikt als actief materiaal en stroomcollector in een SIB, waar het een hoge snelheid, lange levensduur en uitstekende vervormingsbestendigheid liet zien. Uiteindelijk zal onze methode om NCG zonder scheuren te maken het mogelijk maken om de prestaties en flexibiliteit van SIB's te verhogen - een alternatieve technologie voor lithium-ionbatterijen voor bepaalde toepassingen, met name in grootschalige energieopslag en stationaire energiesystemen waar kosten, veiligheid en duurzaamheidsoverwegingen van het grootste belang zijn", voegde Park Young toe.
Over grafeen
Het bestaat uit tweedimensionale koolstofatoomvellen die zich binden tot een dunne hexagonvorm met een dikte van één atoomlaag en die buitengewone fysieke en chemische eigenschappen hebben. Het wordt geproduceerd door het stapelen van veel lagen en het controleren van de interne structuur met behulp van nanoschaal cellulaire morfologie.
Kenmerken:
- Grafeen is extreem sterk, lichtgewicht, flexibel en transparant met uitstekende elektrische en thermische geleidbaarheid.
- Het heeft een groot oppervlak en is ondoordringbaar voor gas.
- Het is ook bruikbaar in een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder: hogesnelheidstransistoren en biosensoren.
Heb je al gehoord hoe natrium-ionbatterijen een revolutie teweeg kunnen brengen in de sector van hernieuwbare energie?
Ruimte voor verbetering
Hoewel wetenschappers natriumbatterijen verbeteren met nanocellulair grafeen en dit materiaal een groot potentieel heeft voor elektronische apparaten, energiebronnen en sensoren, belemmeren productieproblemen de vooruitgang. Zo ontstaan er tijdens de productie vaak scheuren . Dit leidt tot de zoektocht naar innovatieve verwerkingstechnologieën die in staat zijn om homogene, scheurvrije en naadloze nanocellulaire grafeenlagen op geschikte schaal te produceren.
Bron : Verbetering van natriumionbatterijen met mechanisch robuust nanocellulair grafeen
