Quantum dots have developed quite a

Quantum dots have developed quite a reputation for themselves, in next-generation displays and photovoltaics. However, in the field of battery technology, they’re less heralded.

Nonetheless, research has shown that if you add quantum dots, which are semiconducting metal nanoparticles, to a lithium-ion (Li-ion) battery, it’s then possible to charge the battery completely in 30 seconds. While that sounds great, it turns out that this fast-charging trick can be executed for only a couple of cycles before the quantum dots start to interact with the electrolyte and it stops working.

Now researchers at Vanderbilt University have discovered a way to forestall that interaction by making the quantum dots out of iron pyrite, otherwise known as “fool’s gold”.

In research published in the journal ACS Nano, the Vanderbilt researchers added iron pyrite quantum dots of varying sizes to standard Li-ion button batteries like those used in watches. The results showed that they could achieve those fast recharging times with no negative effect on performance after dozens of cycles.

It turns out that fool’s gold is a material with a few tricks up it sleeve. Unlike other materials, iron pyrite changes its form, becoming an iron and a lithium-sulfur (or sodium sulfur) compound when it’s time to store energy.

“This is a different mechanism from how commercial lithium-ion batteries store charge,” said Anna Douglas, graduate student and co-author of the ACS Nano paper, in a press release. “Lithium inserts into a material during charging and is extracted while discharging—all the while leaving the material that stores the lithium mostly unchanged,” she explained.

Cary Pint, a professor of mechanical engineering, describes this unique mechanism using a pastry-based metaphor: “You can think of it like vanilla cake. Storing lithium or sodium in conventional battery materials is like pushing chocolate chips into the cake and then pulling the intact chips back out. With the interesting materials we’re studying, you put chocolate chips into vanilla cake and it changes into a chocolate cake with vanilla chips.”

Iron pyrite does not behave this way in its bulk form; it’s only possible on the nanoscale—ideally in nanoparticles 4.5 nanometers in size. The reason for this is that in the bulk form, the iron diffuses too slowly. However, if you shrink the size of the iron pyrite down to the nanoscale, the iron is closer to the surface and diffuses more quickly. With the iron rapidly diffused, the sulfur in the iron pyrite can more easily interact with the lithium or the sodium as the case may be.

“The batteries of tomorrow that can charge in seconds and discharge in days will not just use nanotechnology,” said Pint. “They will benefit from the development of new tools that will allow us to design nanostructures that can stand up to tens of thousands of cycles and possess energy storage capacities rivaling that of gasoline.” Pint and his colleagues feel that their breakthrough is a significant step in that direction.

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

จุดควอนตัมได้พัฒนาชื่อเสียงมากสำหรับตัวเองในการแสดงรุ่นต่อไปและระบบไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ แต่ในด้านของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่พวกเขากำลังประกาศน้อย. อย่างไรก็ตามมีงานวิจัยที่แสดงให้เห็นว่าถ้าคุณเพิ่มจุดควอนตัมซึ่งมีสารกึ่งตัวนำอนุภาคนาโนโลหะไปยังลิเธียมไอออน (Li-ion) แบตเตอรี่ก็เป็นไปได้จากนั้นจะคิดค่าบริการ แบตเตอรี่สมบูรณ์ใน 30 วินาที ในขณะที่เสียงดีก็จะเปิดออกว่านี่เคล็ดลับอย่างรวดเร็วชาร์จสามารถดำเนินการได้เพียงสองสามรอบก่อนที่จะจุดควอนตัมเริ่มต้นในการโต้ตอบกับอิเล็กโทรไลและจะหยุดทำงาน. ตอนนี้นักวิจัยที่มหาวิทยาลัย Vanderbilt ได้ค้นพบวิธีที่จะขัดขวางว่า การทำงานร่วมกันโดยการจุดควอนตัมจากหนาแน่นเหล็กที่เรียกว่า "ทองของคนโง่". ในงานวิจัยตีพิมพ์ในวารสาร ACS นาโนนักวิจัย Vanderbilt เพิ่มจุดควอนตัมหนาแน่นเหล็กขนาดแตกต่างกันมาตรฐานปุ่ม Li-ion แบตเตอรี่เช่นเดียวกับที่ใช้ใน นาฬิกา ผลการศึกษาพบว่าพวกเขาสามารถประสบความสำเร็จครั้งชาร์จไฟได้อย่างรวดเร็วไม่มีผู้ที่มีผลกระทบต่อประสิทธิภาพการทำงานหลังจากหลายสิบรอบ. มันจะเปิดออกทองของคนโง่ที่เป็นวัสดุที่มีเทคนิคเล็กน้อยขึ้นมันแขน ซึ่งแตกต่างจากวัสดุอื่น ๆ การเปลี่ยนแปลงหนาแน่นเหล็กรูปแบบกลายเป็นเหล็กและลิเธียมกำมะถัน (หรือกำมะถันโซเดียม) สารประกอบเมื่อมันถึงเวลาที่จะเก็บพลังงาน. "นี่คือกลไกที่แตกต่างจากวิธีการที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเชิงพาณิชย์ค่าใช้จ่ายการจัดเก็บ" แอนนากล่าวว่า ดักลาสนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและผู้เขียนร่วมของกระดาษเอซีเอสนาโนในการแถลงข่าว "ลิเธียมแทรกเข้ามาเป็นวัสดุในระหว่างการชาร์จและเป็นสารสกัดในขณะที่การปฏิบัติทั้งหมดในขณะที่ออกจากวัสดุที่เก็บลิเธียมไม่เปลี่ยนแปลงส่วนใหญ่" เธออธิบาย. แครี Pint, ศาสตราจารย์ด้านวิศวกรรมเครื่องกลอธิบายกลไกที่มีเอกลักษณ์นี้โดยใช้คำอุปมาขนมตาม : "คุณสามารถคิดว่ามันเหมือนเค้กวานิลลา การจัดเก็บหรือลิเธียมโซเดียมในวัสดุแบตเตอรี่ธรรมดาเป็นเหมือนการผลักดันลงไปในชิปช็อคโกแลตเค้กแล้วดึงชิปเหมือนเดิมกลับออกมา ด้วยวัสดุที่น่าสนใจที่เรากำลังเรียนคุณใส่ลงไปในชิปช็อคโกแลตเค้กวานิลลาและจะเปลี่ยนเป็นเค้กช็อคโกแลตที่มีชิปวานิลลา ". หนาแน่นเหล็กไม่ได้ทำงานในลักษณะนี้ในรูปแบบกลุ่มของตน มันเป็นไปได้เฉพาะในระดับนาโน-อยู่ในอนุภาคนาโน 4.5 นาโนเมตรในขนาด เหตุผลของเรื่องนี้ก็คือว่าในรูปแบบกลุ่มเหล็กกระจายช้าเกินไป แต่ถ้าคุณหดขนาดของหนาแน่นเหล็กลงไปที่ระดับนาโนเหล็กอยู่ใกล้กับพื้นผิวและกระจายได้รวดเร็วยิ่งขึ้น ด้วยเหล็กกระจายอย่างรวดเร็วกำมะถันในหนาแน่นเหล็กได้ง่ายขึ้นสามารถโต้ตอบกับลิเธียมหรือโซเดียมเป็นกรณีที่อาจจะเป็น. "แบตเตอรี่ของวันพรุ่งนี้ที่สามารถชาร์จในไม่กี่วินาทีและจำหน่ายในวันที่จะไม่เพียงแค่ใช้นาโนเทคโนโลยี" กล่าวว่า ไพน์ "พวกเขาจะได้รับประโยชน์จากการพัฒนาเครื่องมือใหม่ที่จะช่วยให้เราสามารถออกแบบโครงสร้างนาโนที่สามารถยืนได้ถึงนับหมื่นของรอบและมีขีดความสามารถในการจัดเก็บพลังงาน rivaling ที่ของน้ำมันเบนซิน." Pint และเพื่อนร่วมงานของเขารู้สึกว่าการพัฒนาของพวกเขาเป็นขั้นตอนที่สำคัญ ในทิศทางที่

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

จุดควอนตัมได้พัฒนาค่อนข้างมีชื่อเสียงสำหรับตัวเองและในการแสดงรุ่น Honda . อย่างไรก็ตาม ในด้านของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ที่พวกเขาไม่ประกาศ .

อย่างไรก็ตาม การวิจัยได้แสดงให้เห็นว่าถ้าคุณเพิ่มจุดควอนตัมซึ่งมีอนุภาคนาโนของโลหะกึ่งตัวนำกับลิเธียมไอออน ( Li - ion ) แบตเตอรี่ มันก็เป็นไปได้ที่จะชาร์จแบตเตอรี่เสร็จสมบูรณ์ใน 30 วินาทีฟังดูดีนะ ปรากฎว่าเร็วนี้ชาร์จหลอกสามารถดำเนินการเพียงสองสามรอบก่อนจุดควอนตัมเริ่มโต้ตอบกับไลท์และมันหยุดทำงาน

ตอนนี้นักวิจัยที่มหาวิทยาลัย Vanderbilt ได้ค้นพบวิธีที่จะขัดขวางการปฏิสัมพันธ์โดยการทำควอนตัมที่จุดออกของแร่โลหะอื่นรู้จัก เป็น " ทองของคนโง่ค่ะ

"ในงานวิจัยที่ตีพิมพ์ในวารสาร ACS Nano , แวนเดอร์บิลท์ นักวิจัยเพิ่มเหล็กไพไรต์ควอนตัมจุด เปลี่ยนแปลงขนาดมาตรฐาน Li - ion แบตเตอรี่ปุ่มเหมือนที่ใช้ในนาฬิกา ผลการศึกษาพบว่าพวกเขาสามารถบรรลุเหล่านั้นอย่างรวดเร็วชาร์จครั้งไม่มีผลทางลบต่อประสิทธิภาพหลังจากหลายสิบรอบ

ปรากฎว่าทองของคนโง่เป็นวัสดุที่มีไม่กี่เคล็ดลับขึ้นแขนซึ่งแตกต่างจากวัสดุอื่น ๆ , สุหร่ายเปลี่ยนแปลงรูปแบบ เป็นเหล็กและกำมะถัน ( ซัลเฟอร์ลิเทียมหรือโซเดียมสารประกอบเมื่อเวลาเก็บพลังงาน

" นี้เป็นกลไกที่แตกต่างจากร้านค้าว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชาร์จ , " กล่าวว่า แอนนา ดักลาส นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาและผู้เขียนร่วมของ ACS Nano กระดาษใน ข่าวประชาสัมพันธ์