Potensi montmorillonit di bidang energi baru
Montmorillonit (MMT) adalah mineral silikat berlapis. Dalam strukturnya, atom aluminium bervalensi tinggi dalam oktahedra aluminium-oksigen dapat dengan mudah digantikan oleh atom bervalensi lebih rendah, sehingga menghasilkan muatan negatif di antara lapisan-lapisannya. Untuk menjaga stabilitas struktur antarlapisan, montmorillonit mengadsorpsi kation seperti Na+, Ca2+, Mg2+, Al3+, dan K+ dari lingkungan sekitarnya. Karakteristik ini memberikan montmorillonit kemampuan adsorpsi dan pertukaran kation yang kuat. Struktur dan kapasitas pertukaran yang unik ini memberikan montmorillonit potensi yang signifikan untuk aplikasi di bidang teknologi energi baru.
Bahan Baterai Litium
(1) Untuk Elektrolit Padat
Sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa montmorillonit (MMT), sebagai pengisi anorganik baru, dapat secara signifikan meningkatkan konduktivitas ionik dan sifat mekanik elektrolit polimer padat (SPE).
(2) Membangun Lapisan SEI Buatan
Dalam film antarmuka elektrolit padat (SEI) buatan, lapisan montmorillonit-litium (Li-MMT) memberikan sifat mekanis yang baik pada lapisan SEI dan menyediakan kanal transpor Li+, yang membantu menghambat pertumbuhan dendrit litium. Dengan memanfaatkan kanal Li+ yang cepat pada Li-MMT, sel penuh Li-LiFePO4 yang dirakit dengan lapisan SEI Li-MMT menunjukkan kinerja laju yang unggul, dan mempertahankan retensi kapasitas tinggi sebesar 90,6% setelah 400 siklus pada laju 1C.
(3) Optimasi Separator
MMT digunakan untuk mengoptimalkan separator karena sifat adsorpsinya yang sangat baik. Dibandingkan dengan separator PE komersial, separator yang dimodifikasi Li-MMT memiliki konsentrasi Li+ yang lebih tinggi pada antarmuka elektroda/elektrolit, yang mengurangi deposisi litium selektif, melemahkan kerapatan arus lokal, dan menghambat pertumbuhan dendrit.
(4) Mengoptimalkan Elektrolit Cair
Dalam sistem baterai logam litium, dibandingkan dengan elektrolit PEO, montmorilonit menunjukkan afinitas yang lebih kuat terhadap litium logam, dengan potensi zeta +26 mV, yang mendorong pengayaan ion litium di dekat permukaan montmorilonit. Dengan adsorpsi dan pemisahan ion litium, overpotensial sedikit meningkat menjadi -57,7 mV, yang mengarahkan ion litium untuk bermigrasi dari montmorilonit dan mengendap di permukaan kolektor arus tembaga.
(5) Material Pembawa
Superkapasitor
Material Templat
Beberapa mineral alami memiliki morfologi spesifik, seperti atapulgit, montmorilonit, haloisit, dan diatomit, yang umumnya digunakan sebagai templat untuk mensintesis material karbon berpori dengan morfologi spesifik. Lebih lanjut, polimer konduktif dengan morfologi spesifik dapat disintesis menggunakan metode templat mineral. (2) Material Pembawa Elektroda
Untuk mendapatkan material aktif dengan morfologi spesifik, sekaligus meningkatkan kapasitansi spesifik dan stabilitas siklus, material aktif dapat dimuat ke permukaan mineral seperti montmorilonit dan haloisit.
Material Penyimpanan Metana
Saat ini, para peneliti sedang menjajaki penggunaan teknologi penyimpanan gas alam berbasis adsorpsi, yang ekonomis, praktis, dan aman, sebagai alternatif teknologi gas alam terkompresi dan gas alam cair tradisional. Studi telah menunjukkan bahwa mineral lempung berperan positif dalam pembentukan dan pengembangan reservoir gas serpih dan memiliki kemampuan penyimpanan gas.
Material Elektrokatalitik
Elektrokatalisis adalah jenis katalisis yang mempercepat reaksi transfer muatan pada antarmuka elektroda/elektrolit, dan telah banyak digunakan dalam berbagai bidang seperti evolusi hidrogen elektrokimia, evolusi oksigen, dan reduksi NOx. Mineral lempung seperti montmorillonit telah banyak digunakan sebagai pembawa komponen reaksi elektroda fotoelektrokatalitik untuk mencegah agregasi partikel, meningkatkan stabilitas molekul sensitizer, dan meningkatkan selektivitas reaksi.
Material Penyimpan Energi Termal Perubahan Fasa
Material penyimpan energi termal perubahan fasa (PCM) adalah jenis material fungsional baru yang memanfaatkan penyerapan atau pelepasan panas selama perubahan fasa untuk penyimpanan dan pelepasan energi termal. Mineral alami memainkan peran penting dalam bidang penyimpanan energi termal perubahan fasa. Di satu sisi, mineral alami sendiri merupakan material perubahan fasa anorganik yang sangat baik, dan dapat diolah menjadi material penyimpan energi termal perubahan fasa berkinerja tinggi setelah menambahkan agen nukleasi dan pengental yang sesuai. Di sisi lain, struktur mineral yang berpori dapat berfungsi sebagai pembawa yang sangat baik untuk material penyimpan energi termal perubahan fasa.