为了给汽车提供动力以便它可以一次行驶数百英里，未来的锂离子电池将不得不保持更大的能量而不会增加太大的尺寸。
这是通过可充电电池技术为汽车提供动力所面临的两难困境之一。为了在重新充电之前保持足够的能量以使汽车行程达到300-500英里，目前的锂离子电池变得太大或太昂贵。
在寻找“后锂离子”电池时，化学副教授王敦伟一直在开发材料，有朝一日可以制造新电池，能够满足汽车制造商和其他公司的尺寸和成本限制的电力需求。行业。
在最近发表在德国期刊Angewandt Chemie上的一份报告中，Wang和马萨诸塞州阿默斯特大学的一位同事公布了一种稳定碳的新方法 – 碳是任何电池的核心结构部件 – 可以为新的性能标准铺平道路。寻找锂离子组件。
寻求改进性能的核心是能够减轻重量和昂贵的化学成分。追求“锂空气”电池的研究人员专注于锂和氧的化学反应，可以从空气中吸收。但用于产生这种反应的材料表现出较差的生命周期，只需几次充电即可。
王说，罪魁祸首是碳的不稳定性，碳是电池电极的基本结构支撑，是电荷收集和分配的导体。
“每个电池都使用碳，因为它具有低成本，重量轻和导电性的组合，”王说。“你不能只是废弃它。”
因此，Wang和麻省大学化学工程助理教授魏凡开始致力于提高Fan制造的新型碳的性能。它被称为三维有序介孔(3DOm)碳，科学家们将其评价为高度有序的结构。
采用原子层沉积(ALD)技术，研究人员在碳上生长出一层薄薄的氧化铁涂层，这一步骤增强了锂与氧之间的反应性，并改善了充电循环的性能。接下来，他们使用ALD涂覆钯纳米粒子涂层，这有效地减少了碳与氧气的恶化反应并改善了放电周期。
他们对材料的初步测试显示出性能的显着改善。
“我们证明了一种特殊形式的碳可以用来支持一种新型化学物质，它能够储存能量，比我们今天看到的最先进的锂离子电池能量密度提高5到10倍。 ，“王说。“我们认为这显着改善了电池的循环性，这是一个关键问题。”
Wang表示，研究结果表明，3DOm碳在稳定后可以满足新的性能标准。
“我们在这里所做的关键创新是3DOm碳稳定 – 我们已经稳定了以前不稳定的东西，”Wang说。