Nøkkelen er MXene, en todimensjonalt materiale bestående av to deler: En hydrogel (en gel med en flytende vannkomponent) og et oksidmetall. Det er strukturelt tett nok til å skjerme stråling og filtrere vann, som forskerteamet ved Drexel demonstrerte i 2011. Men det er også svært ledende, noe som gjør det til en god kandidat for batterimembraner.
Anbefalte videoer
Det er takket være MXenes kjemiske makeup, som optimerer flyten av elektroder — stedene hvor energi lagres i batterier for lading — gjennom den. Batteriene holder ioner i porter som kalles "redox active sites" for å holde en ladning, og antallet porter et batteri inneholder er direkte proporsjonalt med mengden ladning det kan holde.
I motsetning til dagens batterimembraner, som har begrensede veier for ioner å komme til porter, skaper MXene flere baner for ionene å reise gjennom. Og MXenes naturlig høye ledningsevne hjelper til med å flytte ionene raskt, og øker den effektive ladehastigheten.
«I tradisjonelle batterier har […] ioner en pinefull vei mot ladelagringsporter, som ikke bare bremser alt, men det også skaper en situasjon der svært få ioner faktisk når destinasjonen med høye ladehastigheter, sier Maria Lukatskaya, en forsker på team, sa. "Den ideelle elektrodearkitekturen vil være noe sånt som ioner som beveger seg til havnene via flerfelts, høyhastighets "motorveier", i stedet for å ta enkeltfelts veier. Vår makroporøse elektrodedesign oppnår dette målet, som muliggjør rask lading - i størrelsesorden noen få sekunder eller mindre."
Sluttresultatet kan være et batteri som tar bare "titalls millisekunder" å lade opp helt i stedet for minutter eller timer. Yuri Gogotsi, professor i materialvitenskap og ingeniørfag, sa at MXenes bruk i den virkelige verden kan føre til bedre bærbare batterier og elektrisk bil batterier. "Hvis vi begynner å bruke lavdimensjonale og elektronisk ledende materialer som batterielektroder, kan vi få batteriene til å fungere mye, mye raskere enn i dag," sa han. "Til slutt vil forståelse av dette faktum føre oss til bil-, bærbare- og mobiltelefonbatterier som kan lades med mye høyere hastigheter - sekunder eller minutter i stedet for timer."
Mxene er ikke kommersielt levedyktig ennå - Gogotsi antar at det er minst tre år unna å komme inn i masseproduserte produkter som mobiltelefon batterier. Men teamet er forpliktet til å utforske nye applikasjoner på kort sikt.
Redaktørenes anbefalinger
- Din neste iPhone har kanskje ingen rammer. Her er hvorfor det kan være et problem
- Din neste Mac-skjerm kan ha denne geniale nye funksjonen
- Det er offisielt - Motorolas neste Razr er 2023-telefonen jeg ikke kan vente på
- Din neste bil kan ha TiVo innebygd
- iOS 16.5 bringer to spennende nye funksjoner til din iPhone
Oppgrader livsstilen dinDigitale trender hjelper leserne å følge med på den fartsfylte teknologiverdenen med alle de siste nyhetene, morsomme produktanmeldelser, innsiktsfulle redaksjoner og unike sniktitter.
