Yaqinda Qirol Abdulla Fan va Texnologiya Universiteti (KAUST) yangi avlod akkumulyatorlari uchun anod materiallarini yaxshilashga yordam beradigan tadqiqot natijalarini taqdim etdi.
Hisobotga ko'ra, KAUST foydalanishni namoyish etdiistiqbolli muqobil elektrod materialining tuzilishini o'zgartirish uchun lazer impulslarienergiya sig'imi va boshqa asosiy xususiyatlarini yaxshilash uchun "MXene" deb nomlangan.
Tadqiqotda olimlar grafit tarkibida uglerod atomlarining tekis qatlamlari borligini va akkumulyatorni zaryadlash vaqtida litiy atomlari bu qatlamlar orasida “o‘rnatish” deb nomlanuvchi jarayonda saqlanadi, deb tushuntirdi. "MXene" materialining tuzilishida litiyni ushlab turadigan qatlamlar ham mavjud, ammo bu qatlamlar titan yoki molibden kabi uglerod yoki azot atomlari bilan birlashtirilgan o'tish metallaridan iborat bo'lib, bu materialni yuqori o'tkazuvchan qiladi.
Bu qatlamlarning yuzasida kislorod yoki ftor kabi qo'shimcha atomlar ham mavjud. Molibden karbidiga asoslangan "MXene" material strukturasi, ayniqsa, yaxshi lityum saqlash qobiliyatiga ega, lekin uning ishlashi ham takroriy zaryadlash / tushirish davrlaridan keyin tez yomonlashadi.
Husam N. Alsharif va Zahra Bayhan boshchiligidagi KAUST jamoasi bu degradatsiyaga molibden oksidini hosil qiluvchi MXene strukturasidagi kimyoviy o‘zgarishlar sabab bo‘lganini aniqladi.
Ushbu muammoni hal qilish uchun ular "MXene" materialining tuzilishida molibden karbidining kichik "nanodotlarini" yaratish uchun infraqizil lazer impulslaridan foydalanganlar, bu jarayon "lazerli skriping" deb nomlanadi. Taxminan 10 nanometr kenglikdagi bu nanodotlar MXene strukturasi qatlamlariga uglerod yordamida biriktirilgan.
Bu bir nechta afzalliklarni taqdim etadi: Birinchidan, nanodotlar litiy uchun qo'shimcha saqlash hajmini ta'minlaydi va zaryadlash va tushirish jarayonini tezlashtiradi. Lazer bilan ishlov berish, shuningdek, materialning kislorod miqdorini kamaytiradi, muammoli molibden oksidi hosil bo'lishining oldini olishga yordam beradi. Nihoyat, nanodotlar va qatlamlar o'rtasidagi kuchli aloqalar "MXene" material strukturasining elektr o'tkazuvchanligini yaxshilaydi va uni zaryadlash va zaryadsizlantirish jarayonida barqarorlashtiradi.
Matbuot bayonotida Bayhan, "Bu batareyalarning ishlashini sozlashning tejamkor va tezkor usulini ta'minlaydi" dedi.
Tadqiqotchilar lazer bilan yozilgan materialdan anod yasashdi va uni litiy-ionli akkumulyatorda 1,{3}} dan ortiq zaryadlash-razryad aylanish davrlari bilan sinovdan o‘tkazishdi. Nanodotlar yordamida materialning elektr saqlash sig‘imi asl MXene’dan to‘rt baravar yuqori bo‘lib, grafitning nazariy maksimal sig‘imiga deyarli yetdi. Lazer bilan yozilgan material, shuningdek, velosiped sinovlarida hech qanday quvvatni yo'qotmagan.
Ushbu natijalarni hisobga olgan holda, ular lazerli yozuv boshqa "MXenes" moddiy tuzilmalarining ish faoliyatini yaxshilash uchun umumiy strategiya sifatida ishlatilishi mumkinligiga ishonishadi. Bu, masalan, lityumdan ko'ra arzonroq va ko'proq metalldan foydalangan holda qayta zaryadlanuvchi batareyalarning yangi avlodini ishlab chiqishga olib kelishi mumkin. Bundan tashqari, grafitdan farqli o'laroq, MXenes material tuzilmalari natriy va kaliy ionlari bilan ham o'rnatilishi mumkin.
