Nanopunkt - Nanodot
Nanodot kann sich auf mehrere Technologien beziehen, die lokalisierte Strukturen im Nanometerbereich verwenden. Nanodots nutzen im Allgemeinen Eigenschaften von Quantenpunkten , um magnetische oder elektrische Felder auf sehr kleinen Skalen zu lokalisieren. Anwendungen für Nanopunkte könnten Informationsspeicherung mit hoher Dichte , Energiespeicherung und lichtemittierende Vorrichtungen umfassen .
Informationsspeicherung
Magnetische Nanopunkte werden für die zukünftige Informationsspeicherung entwickelt. Die Nanodot-Technologie könnte potenziell über hundertmal mehr Daten speichern als heutige Festplatten. Die Nanopunkte kann man sich als winzige Magnete vorstellen, die die Polarität wechseln können , um eine binäre Ziffer darzustellen . Festplatten magnetisieren normalerweise 200-250 nm lange Bereiche, um einzelne Bits zu speichern (ab 2006), während Nanopunkte einen Durchmesser von 50 nm oder weniger haben können. Somit könnte ein Speicher auf Nanodot-Basis eine erheblich höhere Informationsdichte bieten als bestehende Festplatten. Nanodots könnten auch zu ultraschnellem Speicher führen.
Batterie
Im Jahr 2014 wurden selbstorganisierte, chemisch synthetisierte bioorganische Peptid- Nanopunkte vorgeschlagen, um die Ladezeiten in Batterien zu verkürzen. Sie sollen die Energiedichte und die Elektrolytleistung verbessern. Die neue Batterie soll wie ein (schnell ladender) Superkondensator zum Laden und eine (langsam entladene) Batterie zur Stromversorgung funktionieren .
Litium-Ionen-Batterie
Anwendungen mit Nanodot-Technologie wurden in Lithium-Ionen- Batterien getestet . Es hat sich gezeigt, dass eine bindemittelfreie dreidimensionale (3D) makromesoporöse Elektrodenarchitektur eine superkondensatorähnliche Hochleistungs-Lithiumbatterie ergibt. Es ist etwa zehnmal effizienter im Vergleich zum aktuellen Modell eines state-of-the-art - Graphitanode . Diese Elektrodenarchitektur ermöglicht gleichzeitig einen schnellen Ionentransfer und eine ultrakurze Festphasen-Ionendiffusion, was zu einer effizienten neuen bindemittelfreien Elektrodentechnik für die Entwicklung von leistungsstarken superkondensatorähnlichen Li-Ionen-Batterien führt.
Lithium-Schwefel-Batterie
Die Integration der Nanodot-Technologie in Lithium-Schwefel-Batterien ist entscheidend, da wiederaufladbare Lithium-Schwefel-Batterien aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit und hohen theoretischen Energiedichte ein bedeutender Energiespeicher sind. Allerdings hemmen der Shuttle-Effekt löslicher Polysulfide sowie die langsame Redoxkinetik die Entwicklung von Li-S-Batterien. Studien haben gezeigt , dass die Koexistenz von Mikroporen, Mesoporen und Makroporen in der hierarchischen porösem Kohlenstoff vorteilhaft sind für die physikalische entgegen / Immobilisieren aktiven Materialien Schwefel und schnelle Ladung / Ionentransfer, besser als die meisten berichteten biochar -basierte Elektroden , einen Weg zu der Schaffung Entwicklung eines multifunktionalen Schwefelhosts für fortschrittliche Li-S-Batterien in der Zukunft.
Der Shuttle-Effekt in Lithium-Schwefel (Li-S)-Batterien entsteht hauptsächlich durch die Diffusion von löslichen Polysulfiden (LiPSs) und deren verminderte Redoxkinetik und ist für das fortschreitende Austreten von aktivem Material innerhalb der Batterie selbst verantwortlich. Forscher haben eine Schicht aus porösem Kohlenstoff/Sn4P3-Nanodots-Elektrokatalysator aus der Eichelschale entwickelt, die als leitfähige Grenzfläche dient, aber auch eine doppelte Adsorptionsbarriere bietet, um aktives Material zurückzuhalten und die LiPSs-Migration zu hemmen.
Natrium-Ionen-Akku
Natrium-Ionen-Akkus sind Lithium-Ionen-Akkus insofern sehr ähnlich, als sie beide Kationen sind. In diesen Zellen ist jedoch die geringe Zyklenstabilität aufgrund der Stapelung eine der Hauptherausforderungen, aber Studien haben gezeigt, dass Schwefel-Nanodots als wirksames Antiblockmittel für MoS2-Schichten verwendet werden . Diese Anordnung dieser Schwefelschichten weist eine höhere Stromdichte bei ausgezeichneter Zyklenstabilität auf und überlebt 300 vollständige Lade-/Entladezyklen mit einer Retention von 83,8%.
Natrium-Ionen-Batterien bieten aufgrund des Reichtums an natürlichem Natrium auf der Erde auch eine attraktive Option für eine potenziell kostengünstige Energiespeicherung im großen Maßstab. Roter Phosphor gilt als Anode mit hoher Kapazität für Natrium-Ionen-Batterien. Wie bei Silizium in Lithium-Ionen-Batterien hemmen mehrere Beschränkungen, wie eine große Volumenausdehnung bei Sodiation/Desodikation und eine niedrige elektronische Leitfähigkeit, die Leistung von Anoden aus rotem Phosphor. Wissenschaftler haben Nanopunkte dicht und gleichmäßig auf reduzierten Graphenoxidschichten abgeschieden , um die Diffusionslänge von Natriumionen und die Belastungen durch Sodiation/Desodiation zu minimieren und Freiraum zu schaffen, um die Volumenvariation von Phosphorpartikeln aufzunehmen. Dies führt zu einer signifikanten Leistungsverbesserung von Anoden mit rotem Phosphor für die Natriumionenchemie und flexiblen Stromquellen für tragbare Elektronik und Smartphone-Technologie.
Kalium-Ionen-Akku
Forscher haben gezeigt, dass Antimon- basierte Materialien mit hoher theoretischer Kapazität als vielversprechende Anodenmaterialien für Kalium-Ionen-Batterien (PIBs) gelten. Leider führt die große Volumenerweiterung zu einem schnellen Kapazitätsschwund und einer schlechten Ratenfähigkeit. Ultrafeine Nanopunkte können die Ionendiffusionsstrecke mit einem verbesserten kinetischen Prozess in der Batteriezelle verkürzen. Wenn sie als Anode für Kaliumionenbatterien verwendet werden, zeigen sie alle zufriedenstellende Kaliumspeichereigenschaften in Bezug auf hohe reversible Kapazität und überlegene Geschwindigkeitsfähigkeit, insbesondere die ausgezeichneten elektrochemischen Leistungen.
Siehe auch
Verweise
