Team finner stor lagringskapasitet i vannbaserte batterier

04. april 2023 (Nanowerk Nyheter) Forskere ved Texas A&M University har oppdaget en 1,000 % forskjell i lagringskapasiteten til metallfrie, vannbaserte batterielektroder. Disse batteriene er forskjellige fra litium-ion-batterier som inneholder kobolt. Gruppens mål om å forske på metallfrie batterier stammer fra å ha bedre kontroll over den innenlandske forsyningskjeden siden kobolt og litium er outsourcet. Denne tryggere kjemien ville også forhindre batteribranner. Kjemisk ingeniørprofessor Dr. Jodie Lutkenhaus og kjemiassistentprofessor Dr. Daniel Tabor har publisert sine funn om litiumfrie batterier i Nature Materials ("Rollen til elektrolytten i ikke-konjugerte radikale polymerer for metallfrie vandige energilagringselektroder"). Kjemisk ingeniørprofessor Dr. Jodie Lutkenhaus og kjemiassistentprofessor Dr. Daniel Tabor har oppdaget betydelig lagringskapasitet i vannbaserte batterier. (Bilde: Texas A&M Engineering) "Det ville ikke være noen batteribranner lenger fordi det er vannbasert," sa Lutkenhaus. "I fremtiden, hvis det forventes materialmangel, vil prisen på litium-ion-batterier gå mye opp. Hvis vi har dette alternative batteriet, kan vi henvende oss til denne kjemien, der forsyningen er mye mer stabil fordi vi kan produsere dem her i USA og materialer for å lage dem er her.» Lutkenhaus sa at vandige batterier består av en katode, elektrolytt og en anode. Katodene og anodene er polymerer som kan lagre energi, og elektrolytten er vann blandet med organiske salter. Elektrolytten er nøkkelen til ioneledning og energilagring gjennom dens interaksjoner med elektroden. "Hvis en elektrode svulmer for mye under sykling, kan den ikke lede elektroner veldig godt, og du mister all ytelse," sa hun. "Jeg tror at det er 1,000 % forskjell i energilagringskapasitet, avhengig av elektrolyttvalget på grunn av svellingseffekter." I følge artikkelen deres er redoksaktive, ikke-konjugerte radikalpolymerer (elektroder) lovende kandidater for metallfrie vandige batterier på grunn av polymerenes høye utladningsspenning og raske redokskinetikk. Reaksjonen er kompleks og vanskelig å løse på grunn av samtidig overføring av elektroner, ioner og vannmolekyler. "Vi demonstrerer arten av redoksreaksjonen ved å undersøke vandige elektrolytter av varierende kao-/kosmotropisk karakter ved å bruke elektrokjemisk kvartskrystallmikrobalanse med spredningsovervåking på en rekke tidsskalaer," ifølge forskere i artikkelen. Tabors forskningsgruppe kompletterte den eksperimentelle innsatsen med beregningssimulering og analyse. Simuleringene ga innsikt i det mikroskopiske molekylskalabildet av strukturen og dynamikken. "Teori og eksperiment jobber ofte tett sammen for å forstå disse materialene. En av de nye tingene vi gjør beregningsmessig i denne artikkelen, er at vi faktisk lader opp elektroden til flere ladningstilstander og ser hvordan omgivelsene reagerer på denne ladingen," sa Tabor. Forskere observerte makroskopisk om batterikatoden fungerte bedre i nærvær av visse typer salter ved å måle nøyaktig hvor mye vann og salt som kommer inn i batteriet mens det er i drift. "Vi gjorde det for å forklare hva som har blitt observert eksperimentelt," sa han. "Nå ønsker vi å utvide simuleringene våre til fremtidige systemer. Vi trengte å få bekreftet teorien vår om hva som er kreftene som driver den slags injeksjon av vann og løsemidler. "Med denne nye energilagringsteknologien er dette et fremskritt til litiumfrie batterier.

• SEO-drevet innhold og PR-distribusjon. Bli forsterket i dag.
• Platoblokkkjede. Web3 Metaverse Intelligence. Kunnskap forsterket. Tilgang her.
• kilde: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62734.php