הצוות מוצא קיבולת אחסון גדולה בסוללות על בסיס מים

הצוות מוצא קיבולת אחסון גדולה בסוללות על בסיס מים

חותמת זמן: 4 באפריל 2023 4:24
צומת המקור: 2563051
04 באפריל, 2023 (חדשות Nanowerk) חוקרים מאוניברסיטת טקסס A&M גילו הבדל של 1,000% בקיבולת האחסון של אלקטרודות סוללות נטולות מתכת על בסיס מים. סוללות אלו שונות מסוללות ליתיום-יון המכילות קובלט. מטרת הקבוצה לחקור סוללות נטולות מתכות נובעת משליטה טובה יותר בשרשרת האספקה ​​המקומית מאחר שקובלט וליתיום נמצאים במיקור חוץ. כימיה בטוחה יותר זו תמנע גם שריפות בסוללות. פרופסור להנדסה כימית ד"ר ג'ודי לוטקנהאוס ועוזרת פרופסור לכימיה ד"ר דניאל תבור פרסמו את ממצאיהם לגבי סוללות ללא ליתיום ב- חומרי טבע ("תפקיד האלקטרוליט בפולימרים רדיקליים לא מצומדים עבור אלקטרודות אחסון אנרגיה מימית ללא מתכת"). טֶקסט פרופסור להנדסה כימית דר. ג'ודי לוטקנהאוס ועוזרת פרופסור לכימיה ד"ר. דניאל תבור גילה יכולת אחסון משמעותית בסוללות על בסיס מים. (תמונה: Texas A&M Engineering) "לא יהיו שריפות סוללה יותר כי היא מבוססת מים," אמר לוטקנהאוס. "בעתיד, אם צפוי מחסור בחומרים, המחיר של סוללות ליתיום-יון יעלה בהרבה. אם יש לנו את הסוללה האלטרנטיבית הזו, נוכל לפנות לכימיה הזו, שבה האספקה ​​הרבה יותר יציבה כי אנחנו יכולים לייצר אותן כאן בארצות הברית והחומרים לייצורם נמצאים כאן". Lutkenhaus אמר כי סוללות מימיות מורכבות מקתודה, אלקטרוליט ואנודה. הקתודות והאנודות הם פולימרים שיכולים לאגור אנרגיה, והאלקטרוליט הוא מים מעורבבים עם מלחים אורגניים. האלקטרוליט הוא המפתח להולכת יונים ולאגירת אנרגיה באמצעות האינטראקציות שלו עם האלקטרודה. "אם אלקטרודה מתנפחת יותר מדי במהלך רכיבה על אופניים, אז היא לא יכולה להוליך אלקטרונים בצורה טובה מאוד, ואתה מאבד את כל הביצועים", אמרה. "אני מאמין שיש הבדל של 1,000% בקיבולת אחסון האנרגיה, תלוי בבחירת האלקטרוליטים בגלל השפעות התנפחות." לפי המאמר שלהם, פולימרים רדיקליים (אלקטרודות) פעילי חיזור, לא מצומדים, הם מועמדים מבטיחים לסוללות מימיות נטולות מתכת בגלל מתח הפריקה הגבוה של הפולימרים וקינטיקה חיזור מהירה. התגובה מורכבת וקשה לפתרון בגלל העברה בו זמנית של אלקטרונים, יונים ומולקולות מים. "אנו מדגימים את אופי תגובת החיזור על ידי בחינת אלקטרוליטים מימיים בעלי אופי כאו-/קוסמוטרופי משתנה תוך שימוש במיקרו-איזון אלקטרוכימי של גבישי קוורץ עם ניטור פיזור בטווח של טווחי זמן", על פי חוקרים במאמר. קבוצת המחקר של תבור השלימה את מאמצי הניסוי בסימולציה וניתוח חישוביים. ההדמיות נתנו תובנות לגבי התמונה בקנה מידה מולקולרי מיקרוסקופי של המבנה והדינמיקה. "תיאוריה וניסוי פועלים לעתים קרובות יחד כדי להבין את החומרים הללו. אחד הדברים החדשים שאנו עושים מבחינה חישובית במאמר זה הוא שאנו למעשה מטעינים את האלקטרודה למצבי טעינה מרובים ורואים כיצד הסביבה מגיבה לטעינה זו", אמר תבור. חוקרים צפו באופן מקרוסקופי אם קתודית הסוללה פועלת טוב יותר בנוכחות סוגים מסוימים של מלחים באמצעות מדידה בדיוק כמה מים ומלח נכנסים לסוללה בזמן שהיא פועלת. "עשינו את זה כדי להסביר מה נצפה בניסוי", אמר. "כעת, נרצה להרחיב את הסימולציות שלנו למערכות עתידיות. היינו צריכים לאשר את התיאוריה שלנו לגבי הכוחות שמניעים סוג כזה של הזרקת מים וממסים. "עם טכנולוגיית אחסון אנרגיה חדשה זו, זוהי דחיפה קדימה לסוללות ללא ליתיום.

בול זמן:

עוד מ ננוווק