Gall Curiadau Laser Helpu i Ddatblygu Batris Capasiti Uchel y Genhedlaeth Nesaf

Yn ddiweddar, mae Prifysgol Gwyddoniaeth a Thechnoleg King Abdullah (KAUST) wedi cyflwyno canlyniad ymchwil a allai helpu i wella'r deunydd anod ar gyfer batris cenhedlaeth nesaf.
Adroddir bod KAUST wedi dangos y defnydd o gorbys laser i addasu strwythur deunydd electrod amgen posibl o'r enw "MXene" i wella ei gapasiti ynni a phriodweddau allweddol eraill.
Yn yr astudiaeth, eglurodd y gwyddonwyr fod graffit yn cynnwys haenau gwastad o atomau carbon, ac yn ystod codi tâl batri, mae atomau lithiwm yn cael eu storio rhwng yr haenau hyn mewn proses a elwir yn "ymgorffori". Mae strwythur y deunydd "MXene" hefyd yn cynnwys haenau sy'n gallu dal lithiwm, ond mae'r haenau hyn wedi'u gwneud o fetelau trosiannol fel titaniwm neu folybdenwm wedi'u cyfuno ag atomau carbon neu nitrogen, sy'n gwneud y deunydd yn ddargludol iawn.
Mae gan yr haenau hyn atomau ychwanegol hefyd, fel ocsigen neu fflworin, ar eu harwynebau. Mae gan y strwythur deunydd "MXene" sy'n seiliedig ar molybdenwm carbid gapasiti storio lithiwm arbennig o dda, ond mae ei berfformiad hefyd yn dirywio'n gyflym ar ôl cylchoedd gwefru / rhyddhau dro ar ôl tro.
Canfu tîm KAUST, dan arweiniad Husam N. Alshareef a Zahra Bayhan, fod y diraddiad hwn yn cael ei achosi gan newidiadau cemegol yn y strwythur MXene sy'n ffurfio molybdenwm ocsid.
I ddatrys y broblem hon, defnyddiwyd corbys laser isgoch i greu "nanodots" bach o carbid molybdenwm yn strwythur y deunydd "MXene", proses a elwir yn "ysgrifennu laser. Gelwir y broses yn "ysgrifennu laser. Mae'r nanodots hyn, sydd tua 10 nanometr o led, wedi'u cysylltu â haenau'r strwythur MXene gan garbon.
Mae hyn yn cynnig nifer o fanteision: Yn gyntaf, mae'r nanodots yn darparu capasiti storio ychwanegol ar gyfer lithiwm ac yn cyflymu'r broses codi tâl a gollwng. Mae'r driniaeth laser hefyd yn lleihau cynnwys ocsigen y deunydd, gan helpu i atal ffurfio ocsidau molybdenwm problemus. Yn olaf, mae'r cysylltiadau cryf rhwng y nanodots a'r haenau yn gwella dargludedd trydanol y strwythur deunydd "MXene" a'i sefydlogi yn ystod y broses codi tâl a gollwng.
Mewn datganiad i'r wasg, dywedodd Bayhan, "Mae hyn yn darparu ffordd gost-effeithiol a chyflym i diwnio perfformiad batris."
Gwnaeth yr ymchwilwyr anod gyda'r deunydd ag arysgrif laser a'i brofi mewn batri lithiwm-ion gyda mwy nag 1,000 o gylchredau gwefru. Gyda'r nanodots, roedd cynhwysedd storio trydanol y deunydd bedair gwaith yn uwch na'r MXene gwreiddiol, bron yn cyrraedd cynhwysedd mwyaf damcaniaethol graffit. Ni ddangosodd y deunydd ag arysgrif laser ychwaith unrhyw golled o ran gallu yn y profion beicio.
Yng ngoleuni'r canlyniadau hyn, maent yn credu y gellid defnyddio arysgrif laser fel strategaeth gyffredinol i wella perfformiad strwythurau deunydd "MXenes" eraill. Gallai hyn, er enghraifft, arwain at ddatblygu cenhedlaeth newydd o fatris y gellir eu hailwefru gan ddefnyddio metel rhatach a mwy helaeth na lithiwm. Yn ogystal, yn wahanol i graffit, gall strwythurau deunydd MXenes hefyd gael eu hymgorffori ag ïonau sodiwm a photasiwm.