17 feb. 1999
1 minuut
Onderzoekers van Berkeley National Laboratory in Amerika hebben een composietmateriaal op nanoschaal gemaakt van grafeen en tin. Het materiaal kan toegepast worden voor hoogvolume energieopslag in herlaadbare lithium-ion accu’s. Door tin tussen laagjes grafeen in te kapselen hebben de onderzoekers een soort lichtgewicht ‘sandwich’ structuur gemaakt die accuprestaties kan verbeteren.
"Voor een elektrisch voertuig heb je een lichte accu nodig die snel kan worden opgeladen en zijn oplaadvermogen zelfs na veel oplaadcycli behoudt", aldus Yuegang Zhang, wetenschapper van het Berkeley Lab die het onderzoek leidde. "Hiermee hebben we een praktisch ontwerp van een architectuur op nanoschaal laten zien."
Grafeen en tin sandwich
Grafeen is een 1 atoom dikke laag van koolstofatomen, gerangschikt in een soort kippengaasstructuur. Het heeft geweldige elektronische en mechanische eigenschappen, waarmee het silicium en andere traditionele halfgeleiders ver voorbijstreeft.
Het onderzoeksteam heeft afwisselende lagen van grafeen en tin samengevoegd om zo een composietmateriaal op nanoschaal te verkrijgen. Een dunne laag tin wordt op een laag grafeen aangebracht. Vervolgens wordt op de laag tin weer een laag grafeen aangebracht en dit wordt enkele keren herhaald. Vervolgens wordt het materiaal verhit tot 300˚ Celcius in een omgeving van waterstof en argon. Tijdens deze behandeling verandert de tin in een aantal pilaren, waardoor de hoogte van de laag tin wordt vergroot.
Nanomateriaal
"De vorming van deze tinnen nanopilaren uit een dunne film is heel karakteristiek voor dit systeem en we zien dat de afstand tussen twee grafeenlagen ook toeneemt om de toename in hoogte van de tinlaag mogelijk te maken," aldus Liwen Ji, een post-doctoraal onderzoeker in het Berkeley Lab. Ji en Zhang zijn beiden auteur van de publicatie in het blad Energy and Environmental Science, waarin het onderzoek gepubliceerd werd.
De vergrootte hoogte tussen de grafeenlagen in deze nieuwe nanocomposieten helpt tijdens de elektrochemische cycli van de accu, waarbij de volume toename dankzij het tin de prestaties van de elektrode helpt verbeteren. Daarnaast betekent dit dat de accu snel en herhaaldelijk opgeladen kan worden zonder te verouderen, wat cruciaal is voor herlaadbare accu’s in elektrische voertuigen.
Bron: Eurekalert
Anderen lazen ook
