Команда находит большую емкость в батареях на водной основе

04 апреля 2023 г. (Новости Наноуэрк) Исследователи из Техасского университета A&M обнаружили 1,000-процентную разницу в емкости аккумуляторных электродов, не содержащих металлов, на водной основе. Эти батареи отличаются от литий-ионных батарей, содержащих кобальт. Цель группы по исследованию безметалловых аккумуляторов связана с улучшением контроля над внутренней цепочкой поставок, поскольку кобальт и литий передаются на аутсорсинг. Эта более безопасная химия также предотвратит возгорание батарей. Профессор химической инженерии д-р Джоди Луткенхаус и доцент кафедры химии д-р Дэниел Табор опубликовали свои выводы о батареях, не содержащих лития, в Природа материалы («Роль электролита в несопряженных радикальных полимерах для безметалловых электродов для накопления энергии на водной основе»). Профессор химической инженерии д. Джоди Луткенхаус и доцент кафедры химии Dr. Даниэль Табор обнаружил значительную емкость аккумуляторов на водной основе. (Изображение: Texas A&M Engineering) «Больше не будет возгораний батарей, потому что они основаны на воде», — сказал Луткенхаус. «В будущем, если прогнозируется нехватка материалов, цена на литий-ионные батареи будет расти. Если у нас есть эта альтернативная батарея, мы можем обратиться к этой химии, где поставки намного более стабильны, потому что мы можем производить их здесь, в Соединенных Штатах, и материалы для их изготовления находятся здесь». Люткенхаус сказал, что водные батареи состоят из катода, электролита и анода. Катоды и аноды представляют собой полимеры, способные накапливать энергию, а электролит представляет собой воду, смешанную с органическими солями. Электролит является ключом к ионной проводимости и хранению энергии благодаря его взаимодействию с электродом. «Если электрод слишком сильно набухает во время циклирования, он не может хорошо проводить электроны, и вы теряете все характеристики», — сказала она. «Я считаю, что существует 1,000-процентная разница в емкости накопления энергии в зависимости от выбора электролита из-за эффекта набухания». Согласно их статье, окислительно-восстановительные, несопряженные радикальные полимеры (электроды) являются многообещающими кандидатами для безметалловых водных батарей из-за высокого напряжения разряда полимеров и быстрой кинетики окислительно-восстановительного потенциала. Реакция сложная и трудноразрешимая из-за одновременного переноса электронов, ионов и молекул воды. «Мы демонстрируем природу окислительно-восстановительной реакции, исследуя водные электролиты с различным хао-/космотропным характером, используя микровесы электрохимического кристалла кварца с мониторингом диссипации в различных временных масштабах», — говорится в статье исследователей. Исследовательская группа Табора дополнила экспериментальные работы компьютерным моделированием и анализом. Моделирование дало представление о микроскопической молекулярной картине структуры и динамики. «Теория и эксперимент часто тесно сотрудничают, чтобы понять эти материалы. Одна из новых вещей, которые мы делаем с помощью вычислений в этой статье, заключается в том, что мы фактически заряжаем электрод до нескольких состояний заряда и смотрим, как окружающая среда реагирует на эту зарядку», — сказал Табор. Исследователи макроскопически наблюдали, работает ли катод батареи лучше в присутствии определенных видов солей, точно измеряя, сколько воды и соли поступает в батарею во время ее работы. «Мы сделали это, чтобы объяснить то, что наблюдалось экспериментально», — сказал он. «Теперь мы хотели бы расширить наши симуляции на будущие системы. Нам нужно было подтвердить нашу теорию о том, какие силы управляют такой закачкой воды и растворителя. «Эта новая технология накопления энергии — это шаг вперед к безлитиевым батареям.

• SEO-контент и PR-распределение. Получите усиление сегодня.
• Платоблокчейн. Интеллект метавселенной Web3. Расширение знаний. Доступ здесь.
• Источник: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62734.php