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研究人员研发新材料和新储能建模方法 应用范围更广

2020-07-02 09:46:56

(图片来源:UH官网)

盖世汽车讯 据外媒报道,美国休斯顿大学(University of Houston)和德州农工大学(Texas A&M University)的研究团队,联合开发一种新型材料和创新储能建模方法。他们演示了新型结构的超级电容器电极,由还原氧化石墨烯和芳纶纳米纤维制成,这项突破性进展或将带来适用于能源技术的轻质材料。

随着移动电子设备不断普及,以及电动汽车和无人机等技术大量使用,社会对能够提供足够运行动力的轻质材料产生了巨大的需求。这种新型电极已被证明比标准的碳基电极更坚固,用途更广。

材料行为和性能的关键在于孔隙度、弯曲度和有效扩散率等特性。研究人员还发现,与传统的模拟技术多孔介质模型相比,利用材料纳米结构建模,可以提高对复合电极中离子扩散等性能研究的准确性。

提高建模方法的精确性,有助于发现更有效的新型纳米结构材料,为电池提供更长的寿命和更高的能量密度,同时也更轻。研究人员Haleh Ardebili表示:“我们认为,与多孔介质模型相比,这些基于材料纳米结构的模型,更加全面、详细、丰富和准确。”

还原氧化石墨烯和芳纶纳米纤维材料,具有良好的电化学和机械性能。超级电容器电极通常由多孔碳基材料制成,可以提供高效的电极性能。虽然还原氧化石墨烯主要由碳组成,但芳纶纳米纤维提供了机械强度,提高了电极的多功能性,使其应用范围更加广泛。

传统多孔介质模型虽然方便,但是不能提供足够的精度,以设计新型纳米结构材料,以及评估这些电极材料和其他储能设备。多孔介质模型倾向于假定材料内部孔隙大小一致,而不是测量不同尺寸的材料及其几何特性。该团队发现,基于材料纳米结构的模型,有助于更准确地理解复合电极中的离子扩散和其他性质。

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