Heteroatom Katkılı Gözenekli Karbon Malzemelerin Üretiminde Yeni Strateji
Fotoğraf: Heteroatom katkılı gözenekli karbon malzemelerin ticari olarak büyük ölçekli üretimi için bir strateji sağlandı.
Lityum-iyon bataryalar (LIB) ve süperkapasitörler, daha fazla enerji ve güç sağlamak için, kapasite açısından diğer enerji depolama cihazlarının önüne geçerek, taşınabilir elektrik enerjisi depolama endüstrisine uzun süredir hakimdir. Yine de, elektrikli araçlar gibi önemli uygulamalarda önemli sayıdaki çevrim boyunca etkili bir şekilde yüksek güç ve yüksek enerji sağlayabilen bir cihaza, giderek artan bir ihtiyaç vardır.
Araştırmacılar, bu katı kriterlerin karşılanması mevcut teknolojiler için yeni zorluklar ortaya çıkardığından, enerji depolama cihazları için alternatif teknolojiler arıyorlar.
Muhtemel bir yaklaşım, yapısal olarak kararlı yüksek iletkenliğe sahip sert karbon anodu uyarlamak ve onu çift karbonlu LIC (lityum-iyon kapasitör) üretmek için bir aktif karbon katot ile eşleştirmektir. Bu çalışmada, One-pot yerinde genleşme ve heteroatom katkılama tekniği kullanılarak levha benzeri sert karbon ve aktivasyon prosedürleri kullanılarak aktif karbon yapılmıştır.
Taiyuan Teknoloji Üniversitesi Kimya Fakültesi’nden çalışma sorumlusu yazar Yingxiong Wang konu ile ilgili, “Bununla birlikte, katot ve anot arasındaki iyon kinetiği uyuşmazlığı; yetersiz döngü ömrüne ve anot degradasyonuna yol açabilir. İki tür karbon malzeme oluşturmak için özel bir yöntem kullandık: Levha benzeri sert karbon ve aktif karbon.” diyor.
Amonyum persülfat, Wang ve çalışma arkadaşları tarafından sert karbonu geliştirmek ve değiştirmek için kullanıldı ve bataryalarda kullanımı için uygunluğu arttırdı. FRNS-HC ve FRNS-AC karbon malzemeleri, doğal bir kimyasalın yan ürünleri olan furfural kalıntılarından oluşturulmuştur. Daha sonra lityum-iyon bataryalarda incelendiler.
Wang, “Pilin negatif kısmı olarak FRNS-HC kullanıldığında sonuçlar etkileyiciydi; düşük güç seviyesinde 374 mAh g-1 ve daha yüksek güç seviyesinde 123,1 mAh g-1 depolayabiliyordu. Bataryanın pozitif kısmı olarak özel bir gözenekli karbon malzeme ile birleştirildiğinde, bataryanın tamamı yaklaşık 199,93 W kg-1 değerine çıkan güç yoğunluğunda 147,67 Wh kg-1 gibi yüksek bir spesifik enerji gösterdi.
Özellikle pilin çok uzun bir kullanım ömrü vardı ve 1000 şarj ve deşarjdan sonra bile neredeyse mükemmel performans gösterdi. Ekip, sonuçlarını KeAi dergisi Green Energy & Environment’a bildirdi.
Wang sözlerini şöyle bitirdi, “Verimli ve çevre dostu sentez teknikleriyle birlikte, karbon öncülleri olarak biyokütle bazlı ham maddelerin kullanılmasını tavsiye ediyoruz. Bu çalışma, biyokütle atığından heteroatom katkılı gözenekli karbon oluşturmak için umut verici bir yaklaşım sunuyor ve yüksek enerji yoğunluklu cihazlar geliştirmek için büyük bir potansiyel taşıyor.”
Kaynak: azom.com
