Инженеры разработали прототип батареи с катодом в форме волокна

Прочитано: 88 раз(а)


В новом исследовании исследователи из Университета штата Северная Каролина изготовили катод в форме нитевидного волокна. Затем исследователи смогли использовать волокно для создания прототипа ионно-цинковой батареи, которая могла бы питать наручные часы.

Опубликованное в журнале ACS Applied Materials and Interfaces исследование, подтверждающее концепцию, является шагом вперед в разработке батареи в форме волокна, которую в конечном итоге можно было бы интегрировать в одежду.

«В конечном счете, мы хотим сделать батарею в форме пряжи, чтобы мы могли поместить ее в настоящую одежду и, желательно, спрятать», — сказал соответствующий автор исследования Вэй Гао, доцент кафедры текстильной инженерии, химии и науки в штате Северная Каролина. «В этом исследовании мы создали катод в форме нити. Наши результаты были довольно многообещающими для такой короткой полосы волокна, и мы надеемся продолжить эту работу, чтобы улучшить производительность, безопасность и механические свойства наших конструкций».

Чтобы создать катод, исследователи использовали уникальные свойства графена — прочного материала с большой площадью поверхности и хорошей проводимостью — для создания ионно-цинковой батареи в форме нити.

В своем исследовании исследователи создали различные микрочастицы диоксида марганца различной формы и размера. Затем они использовали процесс прядения из раствора, чтобы сформировать волокно из оксида графена с внедренными внутрь частицами диоксида марганца. Они изучали электрохимические и другие свойства волокон.

«Поскольку мы пытаемся создать ионно-цинковый аккумулятор в форме волокна, мы заботимся не только о производительности аккумулятора, но и о механических свойствах — нам нужно, чтобы волокно было прочным и гибким», — сказал Гао.

Исследователи обнаружили, что форма материалов из оксида графена и диоксида марганца, которые они использовали для изготовления катода, повлияла на его электрохимическую функцию. В частности, они обнаружили более короткие компоненты диоксида марганца в форме стержней, однородно смешанные с графеном, что позволило исследователям создать волокно, которое могло бы работать в качестве функционального прототипа батареи. Для сравнения они обнаружили, что, когда диоксид марганца имел форму «морского ежа», волокно нельзя было использовать в функциональной батарее.

«Когда графен и диоксид марганца хорошо смешаны, вы можете использовать волокно для создания функциональной батареи», — сказал первый автор исследования Накарин Субжалеарнди, бывший аспирант в штате Северная Каролина. «Если диоксид марганца имел форму морского ежа, это означало, что катодная нить имела шероховатую поверхность и не могла быть использована».

«Двуокись марганца в форме стержней дала нам наилучшие результаты», — добавил Гао. «Эти частицы имитировали конфигурацию или геометрию волокна, по сравнению с частицами в форме морского ежа, которые были круглыми со всевозможными выступающими краями. Они нарушали укладку нанолистов оксида графена внутри волокна».

Хотя производительность батареи была низкой, исследователи смогли использовать ее для питания наручных часов. Команда хочет продолжить свою работу по улучшению производительности дизайна.

«Это исследование показывает, что форма и размер добавок в волокне повлияли на процесс формирования волокна из оксида графена », — сказал Гао. «Мы надеемся продолжить разработку этой системы; мы хотим, чтобы наша конструкция была сравнима с коммерческой батареей».

Исследование «Мокрое прядение волокон оксида графена с различными добавками MnO 2 » было опубликовано в Интернете в ACS Applied Materials & Interfaces.

Инженеры разработали прототип батареи с катодом в форме волокна



Новости партнеров