鍵となるのはMXeneです。 二次元素材 ヒドロゲル (液体の水成分を含むゲル) と酸化金属の 2 つの部分で構成されます。 ドレクセルの研究チームが実証したように、放射線を遮蔽し、水を濾過するのに十分な構造密度を持っています。 2011年に. しかし、導電性も高いため、 電池膜.
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それはMXeneの化学構造のおかげで、 電極 — 充電のためにバッテリーにエネルギーが蓄えられる場所 — それを介して。 電池持ち イオン 電荷を保持するために「酸化還元活性サイト」と呼ばれるポートがあり、バッテリーに含まれるポートの数は、バッテリーが保持できる電荷の量に直接比例します。
イオンがポートに到達するための経路が限られている今日のバッテリー膜とは異なり、MXene はイオンが通過するための複数の経路を作成します。 また、MXene の本来の高い導電性はイオンを素早く移動させ、有効な再充電速度を徐々に高めます。
「従来のバッテリーでは […] イオンは電荷貯蔵ポートに向かう曲がりくねった経路をたどっており、これによりすべての速度が低下するだけでなく、 急速な充電速度で実際に目的地に到達するイオンはほとんどないという状況が生まれます」と研究者のマリア・ルカツカヤ氏は言う。 チーム、 言った. 「理想的な電極アーキテクチャは、単一車線の道路ではなく、複数車線の高速「高速道路」を経由して港に移動するイオンのようなものです。 当社のマクロ多孔質電極設計はこの目標を達成し、数秒以内の急速充電を可能にします。」
最終的には、完全に充電するのに数分や数時間ではなく、わずか「数十ミリ秒」しかかからないバッテリーが実現する可能性があります。 材料科学および工学の教授であるユーリ・ゴゴツィ氏は、MXene を現実世界に応用することで、より良い結果が得られる可能性があると述べた ノートパソコンのバッテリー そして
電気自動車 電池。 「低次元の電子伝導性材料を電池の電極として使い始めれば、電池を現在よりもはるかに速く動作させることができるでしょう」と同氏は述べた。 「最終的には、この事実が認識されれば、数時間ではなく数秒または数分で、はるかに高い速度で充電できる自動車、ラップトップ、携帯電話のバッテリーが開発されるでしょう。」Mxene はまだ商業的に実現可能ではありません。Gogotsi 氏は、Mxene が次のような大量生産製品に導入されるまでには少なくとも 3 年かかると推測しています。 携帯電話のバッテリー. しかし、チームは短期的には新しいアプリケーションを探索することに取り組んでいます。
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