30 年 2024 月 XNUMX 日
(Nanowerkスポットライト) 再生可能な風力および太陽光発電への移行は、手頃な価格の大規模エネルギー貯蔵オプションの欠如という極めて重要な障害に直面しています。費用対効果の高いグリッドレベルのバッテリーがなければ、変動と断続の問題により、持続可能な発電の広範な導入は現実的ではありません。ソーラーパネルや風力タービンなどのコンポーネントの生産コスト削減が期待できる進歩を遂げた後、最後にクリアすべきハードルとして蓄電技術が浮上している。大手電池企業による熱心な研究開発にもかかわらず、普及しているリチウムイオン化学は、この用途に必要な低価格、安全性、安定性、高いサイクル寿命の組み合わせを達成するのに苦労しています。ナトリウムイオン電池の可能性の出現により、取り組みが再び活発化していますが、その成功は、過剰な希少物質や有毒物質を使用しない適切な電極の開発にかかっています。に掲載された論文で 高度機能材料 (「お茶由来のサステナブル素材」) では、ハーバード大学の Xingcai Zhang 博士率いるチームが、廃茶葉から得た革新的な材料を使用した高性能ナトリウムイオン電池負極の開発について詳しく説明しています。ナトリウムイオン電池を普及したリチウムイオン技術に代わる実行可能かつ低コストの代替品とする最近の進歩を基礎として、研究者のバイオマス由来のアノードは、次世代の手頃な価格で持続可能なグリッドレベルのエネルギー貯蔵を可能にする可能性がある品質を実証しています。ナトリウムイオン電池に対するこれまでの試みは低コストを実現したが、充電容量、寿命、充電速度などの性能面で大きな問題があり、リチウムイオン電池の優位性を奪うことができなかった。ナトリウムイオンのサイズが大きいとバッテリーコンポーネント内の急速な移動が制限されるため、その多くは基本的な化学の課題に起因しています。 Zhang 博士の茶葉アノードの主な進歩は、これらの固有の制限をバランスさせる方法にあります。研究者らは、簡単なワンステップの熱分解プロセスを通じて、生の茶葉の茎をナトリウムイオンの貯蔵に最適化された「ハードカーボン」素材に変換します。既存のカーボンベースのアノードと比較して、TS-1400-HCl と呼ばれるチームの廃茶由来ハードカーボンは、全体的に大幅に改善された指標を提供します。初期容量が 70% 向上し、最初の充放電サイクルで効率が 91% 向上し、7 サイクルで 9 ~ 500 倍の寿命が得られます。重要なのは、TS-1400-HCl は、スケーラブルな工業プロセスを通じて、安価な基本コンポーネントのみを使用して、この画期的なパフォーマンスを達成していることです。
TS-1400-HCl の HRTEM 画像。 (Wiley-VCH Verlag の許可を得て転載) 研究者らは、TS-1400-HCl の能力は、前駆体である茶葉の茎と戦略的な酸処理によって可能になった構造強化によるものであると考えています。自然に多孔質のバイオマス構造は、ナトリウム イオンを吸着するための十分な欠陥と空隙を保持しながら、電解質の浸透を促進します。酸洗浄により、生の状態での容量損失の原因となる不純物が除去されます。この 1400 つのアプローチにより、最適化されたカーボンアノードが得られ、グラファイト状層間の間隔が拡大し、マイクロ細孔とメソ細孔にわたる豊富な吸着サイトが得られ、繰り返しの充電に対する優れた構造堅牢性が実現します。 Zhang博士のグループは、分光分析を通じて、TS-1400-HClのナトリウムイオン貯蔵が、細孔や欠陥を埋める表面吸着プロセスと、それに続くバルク電極のより深い黒鉛シート間のインターカレーションによって起こることを確認した。この二重のメカニズムは、カスタマイズされたバイオマス ハード カーボン テクスチャーの強みを活用し、材料を最大限に活用して高容量と電気効率を確保します。完全ナトリウムイオンコイン電池の実際の実現可能性テストにより、TS-XNUMX-HCl の量産電極としての候補がさらに確固たるものになりました。安定性を高めるためのアノードの準備さえ行わずに、Zhang 博士の茶葉フルセルは Na を含んでいます。3V2(PO4)3 正極は 1000 サイクル以上の優れた寿命と、市販のリチウムイオン電池に匹敵するエネルギー密度を達成しました。このような特殊な前処理を必要としない即応性の実証は、TS-1400-HCl の実現可能性と費用対効果を強調しています。研究者らは、硬質炭素陽極の製造に使用される安価な酸処理とアニーリングにより、大規模な場合は 5 kg あたり 7 ~ 1 ドル程度の競争力のある価格設定が可能になると推定しています。豊富な生茶葉資源(中国の年間生産量だけでも1400億kgを超える)と組み合わせると、張博士のグループは、バイオマスアプローチには、主流で手頃な価格の電池材料として、真の持続可能性と環境へのプラスの影響をもたらす大きな可能性があると信じている。コスト削減ではなく性能の最大化に重点を置いた相補的な正極材料の研究が継続されているため、TS-XNUMX-HCl のような電極を統合したナトリウムイオン電池は、間もなく大規模なクリーン エネルギーの貯蔵および配電システムの大量採用を可能にする可能性があります。廃棄物をワットに変えることで、安価で耐久性があり、地球に優しいグリッドバッテリーの出現に一歩近づきます。
– マイケルは王立化学会による XNUMX 冊の本の著者です。
ナノ社会:技術の境界を押し上げる,
ナノテクノロジー:未来は小さい,
ナノエンジニアリング:テクノロジーを見えなくするスキルとツール
著作権©
ナノワークLLC
Spotlightゲスト著者になろう! 私たちの大きく成長しているグループに参加してください ゲスト寄稿者。 科学論文を発表したばかりですか、それともナノテクノロジーコミュニティと共有するための他のエキサイティングな開発がありますか? nanowerk.comで公開する方法は次のとおりです.
- SEO を活用したコンテンツと PR 配信。 今日増幅されます。
- PlatoData.Network 垂直生成 Ai。 自分自身に力を与えましょう。 こちらからアクセスしてください。
- プラトアイストリーム。 Web3 インテリジェンス。 知識増幅。 こちらからアクセスしてください。
- プラトンESG。 カーボン、 クリーンテック、 エネルギー、 環境、 太陽、 廃棄物管理。 こちらからアクセスしてください。
- プラトンヘルス。 バイオテクノロジーと臨床試験のインテリジェンス。 こちらからアクセスしてください。
- 情報源: https://www.nanowerk.com/spotlight/spotid=64544.php
- :持っている
- :は
- 1
- 10
- 12
- 30
- 31
- 32
- 500
- 7
- 8
- 9
- a
- 豊富
- 豊富な
- 達成する
- 達成
- 達成する
- 越えて
- 養子縁組
- 進める
- 進歩
- 出現
- 手頃な価格の
- 後
- 一人で
- 代替案
- an
- 分析
- および
- 毎年恒例の
- 申し込み
- アプローチ
- エリア
- 周りに
- AS
- At
- 試み
- 著者
- バランス
- ベース
- バッテリー
- バッテリー
- BE
- と考えています
- バーガー
- の間に
- 10億
- バイオマス
- ブランク
- ボード
- 本
- 境界
- 画期的な
- 建物
- 焙煎が極度に未発達や過発達のコーヒーにて、クロロゲン酸の味わいへの影響は強くなり、金属を思わせる味わいと乾いたマウスフィールを感じさせます。
- by
- 容量
- 容量
- カーボン
- セル
- 接合
- センター
- 中央の
- 課題
- チャージ
- 充電
- 安い
- 化学
- 中国の
- クリーンエネルギー
- クローザー
- コイン
- 組み合わせ
- 組み合わせた
- コマーシャル
- コミュニティ
- 企業
- 比べ
- 競争力のある
- 補完的
- コンポーネント
- 確認済み
- 継続します
- 変換
- 費用
- コスト削減
- コスト効率の良い
- 可能性
- サイクル
- サイクル
- 日付
- より深い
- 提供します
- 実証
- 密度
- 派生
- にもかかわらず
- 細部
- 開発
- 進展
- ディストリビューション
- 支配
- dr
- デュアル
- ダビングされた
- 効率
- 努力
- 電解質
- 登場
- 新興の
- enable
- 使用可能
- エネルギー
- エネルギー密度
- 強化
- 確保
- 環境の
- 推定
- さらに
- 超え
- 優れた
- 例外的
- 過度の
- エキサイティング
- 既存の
- 拡大
- 経費
- 顔
- 促進する
- 実行可能性
- 充填
- 名
- 変動
- 焦点を当て
- 続いて
- フォーム
- から
- フル
- 機能的な
- 基本的な
- さらに
- 未来
- 世代
- を取得
- GIF
- 大きい
- 大いに
- グリッド
- グループ
- 成長
- ゲスト
- ハード
- ハーバード
- ハーバード大学
- 持ってる
- ハイ
- ハイパフォーマンス
- より高い
- ヒンジ
- 認定条件
- How To
- HTTPS
- ハードル
- 画像
- 影響
- 改善されました
- in
- インダストリアル
- 安価な
- 固有の
- 初期
- 革新的な
- を取得する必要がある者
- 統合
- 強烈な
- に
- 問題
- IT
- ITS
- join
- JPG
- ただ
- 欠如
- 大
- 大規模
- より大きい
- 姓
- 層
- 主要な
- コメントを残す
- ツェッペリン
- 活用
- ある
- 生活
- ような
- 制限
- ロゴ
- 長寿
- 損失
- ロー
- 低価格
- 低コストの
- 製
- 主流
- make
- 作る
- 作成
- 質量
- 大量採用
- 材料
- 材料
- メカニズム
- メトリック
- Michael Liebreich
- マイクロ
- 真ん中
- 運動
- ずっと
- 名
- ナノテクノロジー
- 次の
- いいえ
- of
- オフ
- on
- ONE
- の
- 最適化
- オプション
- or
- その他
- 私たちの
- 出力
- が
- パネル
- 紙素材
- 浸透
- 以下のために
- パフォーマンス
- 許可
- PHP
- 極めて重要な
- プラトン
- プラトンデータインテリジェンス
- プラトデータ
- 正の
- 潜在的な
- 電力
- 先駆者
- 流行している
- 前
- 価格、またオプションについて
- 価格設定
- 素数
- プロセス
- 作り出す
- 生産
- 有望
- は、大阪で
- パブリッシュ
- 公表
- 出版社
- 押す
- 資質
- R&D
- 急速な
- 珍しい
- 価格表
- Raw
- 準備
- リアル
- 現実の世界
- 最近
- 縮小
- 削減
- 残り
- 除去する
- 再生可能な
- 繰り返される
- の提出が必要です
- 研究
- 研究者
- リソース
- 結果
- 保持
- 丈夫
- ロイヤル
- 安全性
- ド電源のデ
- 規模
- 科学的な
- シェアする
- シート
- サイト
- サイズ
- スキル
- 社会
- ナトリウム
- 太陽
- 太陽電池パネル
- 太陽光発電
- すぐに
- 専門の
- スポットライト
- 安定性
- 茎
- 手順
- まだ
- ストレージ利用料
- ストレージオプション
- 簡単な
- 戦略的
- 強み
- ストライド
- 強い
- 構造の
- 構造
- 奮闘
- 実質上
- 成功
- そのような
- 適当
- 表面
- 持続可能性
- 持続可能な
- システム
- テーラード
- Tea
- チーム
- テクノロジー
- テスト
- それ
- 未来
- アプリ環境に合わせて
- ボーマン
- この
- 三
- 介して
- 〜へ
- あまりに
- 豊富なツール群
- 遷移
- 治療
- ターニング
- 下線
- 大学
- アンロック
- 更新版
- に
- URL
- つかいます
- 中古
- 非常に
- 、
- 生存率
- 実行可能な
- 洗浄
- 無駄
- 仕方..
- while
- 広範囲
- 風
- 以内
- 無し
- でしょう
- 貴社
- あなたの
- ゼファーネット
- チャン