(Nanowerk Nieuws) De afhankelijkheid van de mensheid van batterijen voor mobiele telefoons, laptops, elektrische voertuigen en netopslag voedt de vraag naar betere batterijtechnologie. Decennia lang vertrouwden batterijen op microdeeltjes voor energieopslag, maar nieuw onderzoek door een team van het Rensselaer Polytechnic Institute onthult dat het gebruik van geavanceerde materialen met "multiscale deeltjes" zorgt voor een verbeterde batterij, die in staat is om meer energie op te slaan, langer meegaat, en sneller opladen. In recent gepubliceerd onderzoek in Nature beoordelingen materialen (“Nanostructurering versus microstructurering in batterij-elektroden”), demonstreert een multidisciplinair team van scheikundigen, materiaalwetenschappers en werktuigbouwkundigen dat met behulp van nanotechnologie in batterijen zal de prestaties van de batterij verbeteren. Het artikel vergelijkt anodes en kathodes gemaakt van nanomaterialen versus microdeeltjes en concludeert uiteindelijk dat een combinatie van de twee - met name microdeeltjes die gebruik maken van nanostructuren - batterijen zal helpen voorzien in toekomstige energiebehoeften. "Naar onze mening moet de volgende generatie actieve materiaaldeeltjes die in toekomstige batterijsystemen worden ingezet, inherent multischaal van aard zijn - dat wil zeggen, ze moeten micro-afmetingen hebben, maar toch zijn voorzien van nanoschaalkenmerken of -attributen - om gelijke tred te houden met de vraag voor steeds beter wordende batterijen”, zegt Nikhil Koratkar, de John A. Clark en Edward T. Crossan Professor of Engineering aan Rensselaer en corresponderende auteur van dit artikel.
Dr. Koratkar en zijn team van onderzoekers, waaronder promovendi aan Rensselaer en Dr. Chunsheng Wang, professor chemische en biomoleculaire engineering aan de Universiteit van Maryland, begonnen te onderzoeken of er attributen op nanoschaal waren die konden worden toegevoegd aan traditionele micro- deeltjes om de prestaties van de batterij te verbeteren. Onderzoekers konden bijvoorbeeld de oplaadtijd verkorten door kleine tunnels op nanoschaal door de microdeeltjes te construeren. Evenzo, toen onderzoekers microdeeltjes construeerden met interne nanoporositeit, waren ze in staat om de levensduur van de batterij te verbeteren zonder columbische efficiëntie of opslagcapaciteit op te offeren. Het toepassen van materiaalwetenschappelijke innovaties als deze zal de prestaties van de batterij aanzienlijk verbeteren en de batterijvooruitgang in de toekomst informeren, concludeert Koratkar. "Ik denk dat het volgende decennium een ​​tijdperk van intense activiteit zal zijn en dat de batterijgemeenschap er met succes achter zal komen hoe ze multischaaldeeltjes het beste kunnen construeren voor superieur presterende batterijen", zegt Koratkar.