KAUST、アラムコチームは最高レベルの 3D 階層的多孔質 MoS2 フォームを開発

Apr 05, 2024

KAUST とアラムコの研究者は、7 桁にわたる構造階層を持つ三次元二硫化モリブデン発泡体を開発しました。 発泡体は、効率的な電荷輸送、迅速なイオン拡散、および電気化学反応に対する機械的弾力性と化学的安定性のサポートのための相互侵入ネットワークを提供します。

二硫化モリブデン発泡体の並外れた電気化学的性能は、ほとんど報告されている二硫化モリブデンベースのリチウムイオン電池の負極や最先端の​​材料を上回ります。 この研究に関するオープンアクセス論文は、Nature Communications に掲載されています。

自己組織化フォームは複雑な階層構造を備えており、大量のリチウムイオンを容易に吸収して放出することを繰り返します。 この材料は、急速充電で長寿命のリチウム電池の重要なコンポーネントになる可能性がある。

(a) 製造スキームは、EHD セットアップと MoS2 フォームの構造進化を示しています。 (b) 4 インチの銅 (Cu) 基板上での MoS2 フォームのスケールアップ可能な製造のデモンストレーション。(c) 相互接続された多孔質ネットワーク、(d) 構築された構造、(e) 渦巻き構造を含む、7 桁を超える構造階層で構成されます。トラス単位セル、(f) ナノ細孔と支柱、(g) 絡み合った MoS2 シート、(h) 基底面上の裂け目と穴、(i) S 空孔。 魏ら。

無機物質である二硫化モリブデン (MoS2) は、リチウムイオン電池 (LIB) の負極材料として有望視されています。 ただし、通常、MoS2 は、紙のように積み重ねられた原子的に薄い 2D 層で構成されます。 この脆弱な層状構造は電気化学的安定性に欠けており、材料の内外へのリチウムイオンの拡散を制限していると筆頭著者の Xuan Wei 氏は説明します。

研究チームは、2D MoS2 ナノシートを、バッテリーの負極での使用に適した堅牢な 3D 材料に変換することを目指しました。 数十の条件をテストした後、チームは最終的に、ナノシートが組織化された安定した 3D フォームを形成するセットアップにたどり着きました。

フォームは、ナノスケールの構造要素から肉眼で見える特性に至るまで、高度に秩序だった階層構造を持っています。 これらの特徴は、この材料の優れた電池負極性能に不可欠であり、研究チームは、それが長期間にわたって高いリチウム容量を維持することを示した。 LIB アノードは、バッテリーの放電/再充電サイクルごとに大量のリチウムが吸収され、放出されるため、繰り返しの膨張と収縮に耐える必要があります。

リソース

Wei, X.、Lin, CC.、Wu, C. 他。 (2022) 「高速かつ安定したリチウムイオン電池アノードとしての三次元階層的多孔質 MoS2 フォーム」 Nat Commun 13、6006 doi: 10.1038/s41467-022-33790-z

投稿日: 2022 年 12 月 23 日 in バッテリー, 市場の背景, 材料 | パーマリンク | コメント (23)