Nanodot
Nanodot kan referera till flera tekniker som använder lokaliserade strukturer i nanometerskala. Nanodots utnyttjar i allmänhet egenskaperna hos kvantprickar för att lokalisera magnetiska eller elektriska fält i mycket små skalor. Tillämpningar för nanodots kan innefatta informationslagring med hög densitet, energilagring och ljusavgivande enheter .
Informationslagring
Magnetiska nanodotter utvecklas för framtida informationslagring. Nanodot-tekniken skulle potentiellt kunna lagra över hundra gånger mer data än dagens hårddiskar. Nanodotterna kan ses som små magneter som kan byta polaritet för att representera en binär siffra. Hårddiskar magnetiserar vanligtvis områden som är 200-250 nm långa för att lagra enskilda bitar (från 2006), medan nanodots kan vara 50 nm i diameter eller mindre. Således kan nanodotbaserad lagring erbjuda avsevärt högre informationstäthet än befintliga hårddiskar. Nanodots kan också leda till ultrasnabbt minne.
Batteri
2014 föreslogs egenmonterade, kemiskt syntetiserade bioorganiska peptidnanodots för att minska laddningstiden i batterier. De påstås förbättra energitätheten och elektrolytprestanda . Det nya batteriet sägs fungera som en (snabbladdning) superkondensator för laddning och ett (långsamt urladdning) batteri för att ge ström.
Litium jon batteri
Applikationer med nanodot-teknik har testats i litiumjonbatterier . Det har visats att bindemedelsfri tredimensionell (3D) makro-mesoporös elektrodarkitektur ger ett högpresterande superkondensatorliknande litiumbatteri. Den är ungefär tio gånger mer effektiv jämfört med den nuvarande modellen av toppmodern grafitanod . Denna elektrodarkitektur möjliggör samtidigt snabb jonöverföring och ultrakort fastfasjondiffusion, vilket resulterar i en effektiv ny bindemedelsfri elektrodteknik mot utvecklingen av högpresterande superkondensatorliknande Li-ion-batterier.
Litium-svavelbatteri
Införlivandet av nanodot-teknik i litium-svavelbatterier är avgörande eftersom laddningsbara litium-svavelbatterier är en betydande energilagringsenhet på grund av deras miljövänlighet och höga teoretiska energitäthet. Emellertid begränsar skytteleffekten av lösliga polysulfider såväl som den långsamma redoxkinetiken utvecklingen av Li-S-batterier. Studier har visat att samexistensen av mikroporer, mesoporer och makroporer i det hierarkiska porösa kolet är fördelaktigt för att fysiskt ta emot/immobilisera aktiva material svavel och snabb laddning/jonöverföring, överlägsna de mest rapporterade biokolbaserade elektroderna, vilket skapar en väg till design av multifunktionell svavelvärd för avancerade Li-S-batterier i framtiden.
Skytteleffekten i litium-svavel (Li–S) batterier härrör huvudsakligen från diffusionen av lösliga polysulfider (LiPS) och deras undertryckta redoxkinetik och är ansvarig för det progressiva läckaget av aktivt material i själva batteriet . Forskare har utvecklat ett lager bestående av poröst kol/Sn4P3 nanodots-elektrokatalysator av ekollonskal som fungerar som ett ledande gränssnitt men som också tillhandahåller en dubbeladsorptionsbarriär för att behålla aktivt material och förhindra att LiPS:erna migrerar.
Natriumjonbatteri
Natriumjonbatterier är mycket lika litiumjonbatterier genom att de båda är katjoner. I dessa celler är dock dålig cykelstabilitet på grund av stapling en av dess främsta utmaningar, men studier har visat att svavelnanodotter används som ett effektivt antiblockerande medel för MoS2 -ark. Detta arrangemang av dessa svavelark uppvisar en högre strömtäthet med utmärkt cyklingsstabilitet och överlever 300 fullladdnings-/urladdningscykler med en retention på 83,8 %.
Natriumjonbatterier erbjuder också ett attraktivt alternativ för potentiell lågkostnad, storskalig energilagring på grund av jordens överflöd av naturligt natrium. Röd fosfor anses vara en anod med hög kapacitet för natriumjonbatterier. Liksom kisel i litiumjonbatterier, hämmar flera begränsningar, såsom stor volymexpansion vid sodiation/desodiation och låg elektronisk konduktans, prestandan hos röda fosforanoder. Forskare har deponerat nanodots tätt och likformigt på reducerade grafenoxidskivor för att minimera natriumjondiffusionslängden och sodiations-/desodiationspåfrestningarna och skapa fritt utrymme för att rymma volymvariationen av fosforpartiklar. Detta resulterar i betydande prestandaförbättringar för röda fosforanoder för natriumjonkemi och flexibla strömkällor för bärbar elektronik och smartphoneteknologi.
Kaliumjonbatteri
Forskare har visat att antimonbaserade material med hög teoretisk kapacitet har ansetts vara ett lovande anodmaterial för kaliumjonbatterier ( PIB). Tyvärr leder den stora volymexpansionen till snabb kapacitetsfläckning och dålig hastighetskapacitet. Ultrafina nanoprickar kan förkorta jonens diffusionsavstånd med den förbättrade kinetiska processen i battericellen. När de används som anod för kaliumjonbatterier visar de alla tillfredsställande kaliumlagringsegenskaper i form av hög reversibel kapacitet och överlägsen hastighetskapacitet, särskilt de utmärkta elektrokemiska prestanda.
Se även