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研究人员利用鲑鱼的DNA来开发下一代大容量电池材料

研究人员利用鲑鱼的DNA来开发下一代大容量电池材料 利用鲑鱼和碳纳米管的DNA稳定超锂化层状氧化物的表面。通过使用集成的先进分析技术,提高了催化剂的性能和使用寿命。 一个韩国研究小组成功地开发了下一代大容量锂离子电池正极材料。韩国科学技术研究院(韩国科学技术研究院,代理院长Seok-jin Yoon)宣布,韩国科学技术研究院储能研究中心主任Kyung Yoon Chung博士、韩国国立科学技术研究院教授Sang-Young Lee(韩国国立科学技术研究院教授)联合研究小组,张元永博士(KIST储能研究中心的首席研究员)利用鲑鱼的DNA,通过稳定过锂化层状氧化物(OLO)的表面,开发出了高性能的阴极材料。 *过锂化层状氧化物(over -, OLO):在材料层状结构中,由过渡金属元素替换为锂元素,含有大量锂的材料。 在锂离子二次电池中,充电和放电过程中锂离子在正极和负极之间来回移动的数量决定了电池系统的能量密度。换句话说,开发高容量负极材料对提高锂离子电池的容量至关重要。 Over-lithiated分层氧化物(卡)具有较高的可逆容量250 mAh / g(与现有的商业化材料的可逆容量相比,只有160 mAh / g),早就收到了关注下一代阴极材料,可提高电池的储能能力50%以上。然而,OLO有一个很大的缺点,那就是在充放电循环过程中,OLO的分层结构会坍塌,导致膨胀,导致电池无法使用。 研究人员利用鲑鱼的DNA来开发下一代大容量电池材料 KIST的研究团队使用**透射电子显微镜分析晶体结构的变化,将其分为从表面到内部的特定区域。分析结果证实,在反复充放电循环过程中,材料表面的金属层开始发生坍塌。 **透射电子显微镜:利用电子在高电压下加速的衍射现象,提供各种材料的形态、晶体结构和元素信息,直至原子尺度。 该联合研究小组使用了一种三文鱼的DNA,这种DNA与锂离子有很强的亲和力,可以控制三文鱼表面的结构,这是导致材料降解的原因。然而,鲑鱼的DNA表现出在水溶液中聚集的趋势。为了解决这一问题,研究小组合成了***碳纳米管(CNT)和鲑鱼DNA的复合涂层材料。将DNA/CNT混合物均匀地排列并附着在OLO表面,形成了一种新的阴极材料。 KIST的研究团队综合了先进的分析技术(从单个粒子到电极等一系列因素的调查),发现OLO的电化学特性及其结构稳定性机制得到了改善。基于x射线原位分析的结果证实,在充放电循环过程中,结构退化得到了抑制,热稳定性得到了提高。 碳纳米管:一种只有碳原子组成的圆柱形纳米结构。 UNIST的李相荣教授在谈到这项研究的意义时表示,与之前的研究不同,这项研究使用了生命的基本单位DNA,为高性能电池材料的开发提供了一个新的方向。KIST能源储存研究中心主任郑景荣说,这项研究非常有意义,因为它提出了使用综合先进分析技术稳定高容量阴极材料的设计因素。在此基础上,我们将致力于开发一种新的材料,以取代现有的商业化材料。 文献:包裹式碳纳米管对过锂化层状氧化物的生态友好化学活化;金明荣,jae&# 8208;Ho Park, Eunmi Jo, hyung# 8208;Seok Kim, seung# 8208;Hyeok Kim, Wonyoung Chang, Kyung Yoon Chung和sang&# 8208;Young Lee, 2020年1月29日,先进能源材料。 DOI: 10.1002 / aenm.201903658 在UNIST完成的工作得到了美国陆军研究办公室(ARO)、基础科学研究计划和韩国国家研究基金会(NRF)的支持。NRF由韩国科技部、ICT和未来规划资助。这项工作也得到了韩国森林研究所和LG化学电池研发部门的支持。在KIST完成的工作得到了科技部资助的国家研究基金会(NRF)解决气候变化技术开发计划的支持。ICT和KIST机构项目。研究结果作为封面文章发表在最新一期的《先进能源材料》(3月3日,第10卷第9期)上,这是一本著名的国际能源杂志(IF: 24.884, JCR的前1.69%)。
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