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> BATTERIE SUPER RICARICABILI AL LITIO E SILICIO, 10 volte l'attuale capacità di carica
 
MatteoAdmin
Inviato il: Domenica, 13-Gen-2008, 18:46
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BATTERIE AL LITIO RICARICABILI AD ALTE PRESTAZIONI CON ANODI AL SILICIO

CAPACITA' DI CARICA SINO A 10 VOLTE L'ATTUALE, I PC POTREBBERO FUNZIONARE PER 30-40 ORE E LE AUTO VIAGGIARE PER DIVERSE CENTINAIA DI KM SENZA RICARICARE

SENSAZIONALE SCOPERTA MESSA A PUNTO DAI RICERCATORI DELL'UNIVERSITA' DI STANFORD A PALO ALTO IN CALIFORNIA

Published online: 16 December 2007
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Figure 1: Schematic of morphological changes that occur in Si during electrochemical cycling.
A, il volume di silicio modifiche anodi di circa il 400% durante il ciclismo. Come risultato, Si film e particelle tendono a pulverize durante il ciclismo. Gran parte del materiale perde il contatto con la corrente collettore, causando poveri di trasporto degli elettroni, come indicato dalla freccia.
B, NWs coltivati direttamente sul collettore attuale non pulverize o spezzare in più piccole particelle dopo ciclismo. Piuttosto, il facile ceppo relax nel NWs consente loro di aumentare di diametro e lunghezza senza rottura. Questo disegno ha anodo NW NW ogni collegamento con il collettore attuale, che permette ad un efficiente trasporto di elettroni 1D giù la lunghezza di ogni NW.


PUBBLICATA SULLA RIVISTA SCIENTIFICA INTERNAZIONALE
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nella sezione Nanotechnology


traduzione automatica google:
Ad alte prestazioni, batteria al litio anodi utilizzando silicio nanowires
Candace K. Chan(1), Hailin Peng(2), Gao Liu(3), Kevin McIlwrath(4), Xiao Feng Zhang(4), Robert A. Huggins2 & Yi Cui(2).

C'è un grande interesse per lo sviluppo di batterie al litio ricaricabili con maggiore capacità di produzione di energia e del ciclo di vita più lungo per applicazioni in dispositivi elettronici portatili, i veicoli elettrici e medici impiantabili devices1. Silicio è un materiale attraente anodo per batterie al litio perché ha un basso potenziale di scarico e la più alta capacità di carica noto teorico (4200 mAh g-1; rif. 2). Anche se questo è più di dieci volte superiore a quello esistente anodi di grafite e molto di più grande e di ossido di nitruro di vari materials3, 4, anodi di silicio sono limitati perché applications5 silicio's variazioni di volume da 400% su di inserimento ed estrazione di litio che si traduce in polverizzazione e la capacità fading2. Qui, ci dimostrano che il silicio nanowire batteria elettrodi aggirare questi problemi in quanto in grado di ospitare grandi ceppo senza polverizzazione, offrono un buon contatto e conduzione elettronica, e inserimento di litio display a breve distanza. Abbiamo ottenuto la carica teorica capacità di silicio anodi e mantenuto una capacità di scarico vicino al 75% di tale valore massimo, con poca fading durante il ciclismo.

Studi precedenti, in cui Si rinfusa film e micrometro dimensioni delle particelle sono stati utilizzati come elettrodi e batterie al litio hanno dimostrato la capacità di fading e di breve durata della batteria a causa di polverizzazione e la perdita di contatto elettrico tra il materiale attivo e la corrente collettore (Fig. 1 bis). L'uso di sub-micrometro pillars6 e micro-e nanocompositi anodes5, 7, 8, 9 portato a solo limitato miglioramento. Elettrodi di amorfo Si film sottili hanno una stabile capacità di molti cycles5, 8, ma sono insufficienti materiale per una valida batteria. Il concetto di utilizzare uno-dimensionali (1D) nanomateriali è stata dimostrata con carbon10, Co3O4 (rif 11, 12), SnO2 (rif. 13) e TiO2 (rif. 14) anodi, e ha mostrato miglioramenti rispetto alla maggior parte dei materiali. Un schema del nostro Si nanowire (NW) anodo configurazione è mostrato in Fig. 1 ter. Nanowires sono coltivati direttamente sul substrato metallico attuale del collettore. Questa geometria ha diversi vantaggi e ha portato a miglioramenti nel tasso di capacità e di ossido di metallo materials15 catodo. In primo luogo, il piccolo diametro consente NW per una migliore sistemazione dei grandi variazioni di volume senza l'apertura di fratture che possono verificarsi in massa o micron-sized materiali (Fig. 1 bis). Ciò è in linea con studi precedenti hanno suggerito che uno dei materiali-dipendente terminale dimensione delle particelle di sotto della quale le particelle non frattura further16, 17. In secondo luogo, ogni NW Si è elettricamente collegato alla corrente collettore metallico in modo che tutti i nanowires contribuire alla capacità. In terzo luogo, la NWs Si sono diretti 1D percorsi elettronica che consente di addebitare il trasporto efficiente. Elettrodo in microstrutture basata su particelle, elettronica addebitare i vettori devono passare attraverso piccole interparticle zone di contatto. Inoltre, come ogni NW è collegato alla corrente di esecuzione elettrodi, la necessità di condurre additivi o leganti, che aggiungere peso, è eliminato. Inoltre, il nostro Si NW elettrodo batteria può essere facilmente realizzato utilizzando il vapore-liquido-solido (VLS) o vapore-solido (VS)-modello libero crescita methods18, 19, 20, 21, 22, da 23 a produrre NWs direttamente su acciaio inox Dispositivi di captazione di corrente (vedi Metodi).

(1) - Department of Chemistry, Stanford University, Stanford, California 94305, USA
(2) - Department of Materials Science and Engineering, Stanford University, Stanford, California 94305, USA
(3) - Environmental Energy Technologies Division, Lawrence Berkeley National Lab, 1 Cyclotron Road, Mail Stop 70R108B, Berkeley, California 94720, USA
(4) - Electron Microscope Division, Hitachi High Technologies America, Inc., 5100 Franklin Drive, Pleasanton, California 94588, USA

per l'articolo completo in inglese:
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MatteoAdmin
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per scaricare il documento in PDF

High-performance lithium battery
anodes using silicon nanowires


pubblicato da Nature.Com:
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per la dispensa:

Inorganic Nanowires as Advanced Energy
Conversion and Storage Materials
Yi Cui
Department of Materials Science and Engineering
& Geballe Laboratory for Advance Materials
Stanford University


più intuitiva e con diversi schemi grafici redatta da Yi Cui
e messa online tramite l'archivio dell'Università di Stanford clicca
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