L'équipe trouve une capacité de stockage majeure dans les batteries à base d'eau

04 avril 2023 (Actualités Nanowerk) Des chercheurs de la Texas A&M University ont découvert une différence de 1,000 XNUMX % dans la capacité de stockage des électrodes de batterie sans métal et à base d'eau. Ces batteries sont différentes des batteries lithium-ion contenant du cobalt. L'objectif du groupe de rechercher des batteries sans métal découle d'un meilleur contrôle de la chaîne d'approvisionnement nationale puisque le cobalt et le lithium sont externalisés. Cette chimie plus sûre permettrait également d’éviter les incendies de batteries. La professeure de génie chimique, la Dre Jodie Lutkenhaus, et le professeur adjoint de chimie, le Dr Daniel Tabor, ont publié leurs découvertes sur les batteries sans lithium dans Nature Materials ("Le rôle de l'électrolyte dans les polymères radicalaires non conjugués pour les électrodes aqueuses de stockage d'énergie sans métal"). Professeur de génie chimique Dr. Jodie Lutkenhaus et le professeur adjoint de chimie Dr. Daniel Tabor a découvert une capacité de stockage importante dans les batteries à base d'eau. (Image : Texas A&M Engineering) « Il n'y aurait plus d'incendie de batterie car elle est à base d'eau », a déclaré Lutkenhaus. « À l’avenir, si des pénuries de matériaux sont prévues, le prix des batteries lithium-ion augmentera considérablement. Si nous disposons de cette batterie alternative, nous pouvons nous tourner vers cette chimie, où l’approvisionnement est beaucoup plus stable car nous pouvons les fabriquer ici aux États-Unis et les matériaux pour les fabriquer sont ici. Lutkenhaus a déclaré que les batteries aqueuses sont constituées d'une cathode, d'un électrolyte et d'une anode. Les cathodes et les anodes sont des polymères capables de stocker de l'énergie et l'électrolyte est de l'eau mélangée à des sels organiques. L'électrolyte est essentiel à la conduction ionique et au stockage d'énergie grâce à ses interactions avec l'électrode. "Si une électrode gonfle trop pendant le cyclage, elle ne peut pas très bien conduire les électrons et vous perdez toutes ses performances", a-t-elle déclaré. "Je pense qu'il existe une différence de 1,000 XNUMX % dans la capacité de stockage d'énergie, en fonction du choix de l'électrolyte, en raison des effets de gonflement." Selon leur article, les polymères radicalaires non conjugués (électrodes) rédox-actifs sont des candidats prometteurs pour les batteries aqueuses sans métal en raison de la tension de décharge élevée des polymères et de leur cinétique rédox rapide. La réaction est complexe et difficile à résoudre en raison du transfert simultané d’électrons, d’ions et de molécules d’eau. "Nous démontrons la nature de la réaction redox en examinant des électrolytes aqueux de caractère chao-/kosmotropique variable à l'aide d'une microbalance électrochimique à cristal de quartz avec surveillance de la dissipation à différentes échelles de temps", selon les chercheurs dans l'article. Le groupe de recherche de Tabor a complété les efforts expérimentaux par des simulations et des analyses informatiques. Les simulations ont donné un aperçu de l’image microscopique de la structure et de la dynamique à l’échelle moléculaire. « La théorie et l’expérience travaillent souvent en étroite collaboration pour comprendre ces matériaux. L’une des nouvelles choses que nous faisons informatiquement dans cet article est que nous chargeons l’électrode à plusieurs états de charge et voyons comment l’environnement réagit à cette charge », a déclaré Tabor. Les chercheurs ont observé de manière macroscopique si la cathode de la batterie fonctionnait mieux en présence de certains types de sels en mesurant exactement la quantité d'eau et de sel entrant dans la batterie pendant son fonctionnement. "Nous avons fait cela pour expliquer ce qui a été observé expérimentalement", a-t-il déclaré. «Maintenant, nous aimerions étendre nos simulations aux futurs systèmes. Nous avions besoin de confirmer notre théorie sur les forces à l’origine de ce type d’injection d’eau et de solvant. « Avec cette nouvelle technologie de stockage d’énergie, c’est une avancée vers les batteries sans lithium.

• Contenu propulsé par le référencement et distribution de relations publiques. Soyez amplifié aujourd'hui.
• Platoblockchain. Intelligence métaverse Web3. Connaissance Amplifiée. Accéder ici.
• La source: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62734.php