Tin Nanocrystals untuk baterai masa depan

Baterai Li-Ion Isi Ulang
Baterai Li-Ion (Lithium-Ion) adalah baterai isi ulang yang paling umum dalam elektronik portabel. Baterai lithium ion memiliki salah satu kepadatan energi terbaik, tidak ada efek memori, kehilangan daya yang lambat saat tidak digunakan dan aman bagi lingkungan karena tidak ada logam lithium gratis, dibandingkan dengan jenis baterai isi ulang lainnya. Baterai lithium ion yang dapat diisi ulang adalah media penyimpanan pilihan yang ringkas dan ringan untuk menyimpan sejumlah besar energi dalam ruang kecil. Mereka menyediakan listrik untuk mobil listrik, sepeda listrik, ponsel pintar dan laptop. Para peneliti global saat ini sedang dalam proses mengembangkan baterai generasi baru dengan kinerja yang lebih baik. Pada kebanyakan baterai lithium ion akhir-akhir ini, kutub plus terdiri dari oksida logam transisi kobalt, nikel, dan mangan, kutub minus grafit. Namun, pada baterai lithium ion generasi berikutnya yang lebih kuat, elemen seperti timah atau silikon dapat digunakan di kutub minus.
Baterai lithium ion berbasis bahan nano
Para peneliti dari Laboratorium Kimia Anorganik di ETH Zurich dan Empa kini telah mengembangkan baterai lithium ion berbasis nanomaterial.
Struktur
Nanomaterial memiliki kristal timah kecil sebagai anoda baterai. Selama pengisian ion lithium diserap pada elektroda ini dan dilepaskan lagi saat pemakaian. Dengan lebih banyak ion lithium, elektroda dapat menyerap dan melepaskan dan karenanya lebih banyak energi dapat disimpan dalam baterai. Di sini setiap atom timah dapat menyerap setidaknya empat ion litium, tetapi volumenya berubah. Dalam elektroda timah kristal timah menjadi tiga kali lebih besar dengan menyerap banyak ion lithium dan menyusut lagi ketika melepaskannya kembali yang merupakan tantangan bagi para peneliti. Jika elektroda terbuat dari balok timah padat, hal ini praktis tidak mungkin dilakukan. Untuk mengatasi kelemahan ini peneliti menggunakan nanoteknologi untuk menghasilkan nanocrystals timah terkecil dan seragam dan menanamkan sejumlah besar mereka dalam matriks karbon berpori, konduktif permeabel.
Selama pengembangan nanomaterial dengan ukuran dan keseragaman yang ideal para peneliti mengikuti dua langkah selama pembentukan inti kristal kecil dan pertumbuhan selanjutnya dengan mempengaruhi waktu dan suhu fase pertumbuhan.
Perkembangan masa depan
Dengan pilihan matriks karbon terbaik dan bahan pengikat untuk elektroda, dan struktur mikroskopis yang ideal untuk elektroda bersama dengan cairan elektrolit yang optimal dan stabil di mana ion litium dapat bergerak bolak-balik antara dua kutub. peneliti percaya bahwa bahan dasar hemat biaya yang cocok untuk produksi elektroda dengan peningkatan kapasitas penyimpanan energi dan masa pakai dapat diproduksi.