핵심은 MXene이다. 2차원 재료 하이드로겔(액체 물 성분이 포함된 겔)과 산화물 금속의 두 부분으로 구성됩니다. Drexel 연구팀이 입증한 것처럼 방사선을 차단하고 물을 여과할 수 있을 만큼 구조적으로 밀도가 높습니다. 2011 년에. 하지만 전도성도 뛰어나서 다음 용도로 적합합니다. 배터리 멤브레인.
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이는 흐름을 최적화하는 MXene의 화학적 구성 덕분입니다. 전극 — 충전을 위해 배터리에 에너지가 저장되는 장소 — 이를 통해. 배터리 보유 이온 충전을 유지하기 위해 "산화환원 활성 사이트"라고 불리는 포트에 배터리가 포함하는 포트 수는 배터리가 보유할 수 있는 전하량에 정비례합니다.
이온이 포트에 도달하는 경로가 제한된 오늘날의 배터리 멤브레인과 달리 MXene은 이온이 이동할 수 있는 여러 경로를 만듭니다. 그리고 MXene의 자연적인 높은 전도성은 이온을 빠르게 이동시켜 효과적인 재충전 속도를 높이는 데 도움이 됩니다.
“기존 배터리에서 […] 이온은 전하 저장 포트로 가는 험난한 경로를 갖고 있습니다. 이로 인해 모든 것이 느려질 뿐만 아니라 빠른 충전 속도로 실제로 목적지에 도달하는 이온이 거의 없는 상황이 발생합니다.”라고 연구원인 Maria Lukatskaya는 말합니다. 팀, 말했다. “이상적인 전극 아키텍처는 단일 차선 도로 대신 다중 차선 고속 '고속도로'를 통해 이온이 항구로 이동하는 것과 같습니다. 우리의 거대 다공성 전극 설계는 이 목표를 달성하여 몇 초 이하의 급속 충전을 가능하게 합니다."
최종 결과는 몇 분이나 몇 시간이 아니라 완전히 재충전하는 데 "수십 밀리초"밖에 걸리지 않는 배터리가 될 수 있습니다. 재료 과학 및 공학 교수인 Yuri Gogotsi는 MXene을 현실 세계에 적용하면 더 나은 결과를 얻을 수 있다고 말했습니다.
노트북 배터리 그리고 전기차 배터리. “만약 우리가 저차원 전자 전도성 물질을 배터리 전극으로 사용하기 시작한다면 오늘날보다 훨씬 더 빠르게 배터리를 작동시킬 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다. "결국 이 사실을 이해하면 훨씬 더 높은 속도(몇 시간이 아닌 몇 초 또는 몇 분)로 충전할 수 있는 자동차, 노트북 및 휴대폰 배터리가 탄생하게 될 것입니다."Mxene은 아직 상업적으로 실행 가능하지 않습니다. Gogotsi는 Mxene이 다음과 같은 대량 생산 제품에 진출하려면 최소 3년은 걸릴 것이라고 추측합니다. 휴대폰 배터리. 하지만 팀은 가까운 시일 내에 새로운 애플리케이션을 탐색하는 데 전념하고 있습니다.
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