2 Ini akan mengarah pada pengurangan emisi. Kredit: JAIST Noriyoshi Matsumi “lebar =” 800 “tinggi =” 530 “”/>

Bahan anoda stabil yang diusulkan yang terbuat dari polimer berbasis bio dapat membuka kunci pengisian baterai kendaraan listrik yang sangat cepat.

Karena masalah perubahan iklim, semakin banyak peneliti sekarang berfokus pada peningkatan kendaraan listrik (EV) untuk menjadikannya alternatif yang lebih menarik daripada kendaraan gas tradisional. Oleh karena itu, meningkatkan baterai EV adalah masalah penting. Selain keamanan, otonomi, dan daya tahan, kebanyakan orang menginginkan pengisian cepat. Saat ini, dibutuhkan 40 menit untuk mengisi EV canggih, tetapi kendaraan bertenaga bensin dapat “diisi” dalam waktu kurang dari 5 menit. Waktu pengisian harus kurang dari 15 menit untuk menjadi pilihan yang layak.

Baterai lithium-ion (LIB), yang digunakan di seluruh elektronik portabel, adalah pilihan di bidang EV, dan strategi baru terus dicari untuk meningkatkan kinerjanya. Salah satu cara untuk mengurangi waktu pengisian LIB adalah dengan meningkatkan laju difusi ion litium. Hal ini dapat dicapai dengan meningkatkan jarak antar lapisan bahan berbasis karbon yang digunakan untuk anoda baterai. Ini telah berhasil dengan memperkenalkan pengotor nitrogen (secara teknis disebut doping nitrogen), tetapi ini adalah metode yang mudah tersedia untuk mengontrol jarak antar lapisan dan mengkonsentrasikan elemen doping.

Dengan latar belakang ini, tim ilmuwan dari Japan Advanced Institute of Science and Technology (JAIST) baru-baru ini mengembangkan pendekatan manufaktur anoda yang dapat mengarah pada pengisian LIB yang sangat cepat. Tim yang dipimpin oleh Profesor Noriyoshi Matsumi ini terdiri dari Profesor Tatsuo Kaneko, Dosen Senior Rajashekar Badam, Institut Teknologi Koichi Tomine, Peneliti JAIST Yueying Peng, dan Mahasiswa JAIST Kotissa Sumala Patnaik. Temuan mereka dipublikasikan secara online pada 24 November 2021. Komunikasi Kimia..

Strategi mereka merupakan metode yang relatif sederhana, ramah lingkungan dan sangat efisien untuk memproduksi anoda berbasis karbon dengan kandungan nitrogen yang sangat tinggi. Bahan prekursor untuk anoda adalah poli (benzimidazole), polimer berbasis bio yang dapat disintesis dari bahan baku biologis. Dengan menembakkan bahan yang stabil secara termal ini pada 800 ° C, tim mampu menyiapkan anoda karbon dengan kandungan nitrogen rekor 17 persen berat. Mereka memverifikasi keberhasilan sintesis bahan ini dan mempelajari komposisi dan sifat strukturalnya menggunakan berbagai teknik seperti pemindaian mikroskop penerowongan elektron, spektroskopi Raman, dan spektroskopi fotoelektron sinar-X.

Untuk menguji kinerja anoda dan membandingkannya dengan grafit yang lebih umum, para peneliti membangun setengah sel dan sel penuh dan melakukan eksperimen pengisian / pengosongan. Bahan anoda yang diusulkan terbukti cocok untuk pengisian cepat karena peningkatan laju reaksi ion lithium, sehingga hasilnya sangat menjanjikan. Selain itu, dalam uji ketahanan, baterai yang menggunakan bahan anoda yang diusulkan mempertahankan sekitar 90% dari kapasitas awalnya bahkan setelah 3.000 siklus pengisian/pengosongan berkecepatan tinggi, mempertahankan kapasitas sel berbasis grafit, jauh lebih tinggi.

Gembira dengan hasilnya, Profesor Matsumi mengatakan, “Kecepatan pengisian bahan anoda yang kami siapkan sangat cepat, sehingga mungkin cocok untuk digunakan di EV. Jika waktu pengisian berkurang secara signifikan, itu akan dikonsumsi. Orang-orang telah datang untuk memilih EV daripada mobil bensin, akhirnya di lingkungan yang lebih bersih di semua kota besar di seluruh dunia.”

Keuntungan penting lainnya dari bahan anoda yang diusulkan adalah penggunaan polimer berbasis bio dalam sintesisnya.Sebagai teknologi rendah karbon, bahan ini secara alami bersinergi dan mengurangi CO₂ Emisi lebih lanjut. Lebih lanjut, seperti yang dikatakan Profesor Matsumi, “Dengan menggunakan pendekatan kami, kami akan dapat mempelajari hubungan antara struktur dan sifat bahan anoda dengan kapasitas pengisian/pengosongan yang cepat.”

Mengubah struktur prekursor polimer dapat menghasilkan kinerja yang lebih baik. Ini dapat dikaitkan tidak hanya dengan EV, tetapi juga dengan baterai dalam elektronik portabel. Akhirnya, pengembangan baterai tahan lama akan mengurangi konsumsi global sumber daya tak terbarukan, logam langka.

Disediakan oleh Japan Advanced Institute of Science and Technology