Team hittar stor lagringskapacitet i vattenbaserade batterier

04 april 2023 (Nanowerk Nyheter) Forskare vid Texas A&M University har upptäckt en skillnad på 1,000 XNUMX % i lagringskapaciteten för metallfria, vattenbaserade batterielektroder. Dessa batterier skiljer sig från litiumjonbatterier som innehåller kobolt. Gruppens mål att undersöka metallfria batterier härrör från att ha bättre kontroll över den inhemska leveranskedjan eftersom kobolt och litium är outsourcade. Denna säkrare kemi skulle också förhindra batteribränder. Kemiteknikprofessor Dr Jodie Lutkenhaus och kemiassistent Dr Daniel Tabor har publicerat sina resultat om litiumfria batterier i Naturmaterial ("Rollen av elektrolyten i icke-konjugerade radikalpolymerer för metallfria vattenhaltiga energilagringselektroder"). Professor i kemiteknik Dr. Jodie Lutkenhaus och kemiassistent professor Dr. Daniel Tabor har upptäckt betydande lagringskapacitet i vattenbaserade batterier. (Bild: Texas A&M Engineering) "Det skulle inte finnas några batteribränder längre eftersom det är vattenbaserat," sa Lutkenhaus. "I framtiden, om materialbrist förväntas, kommer priset på litiumjonbatterier att stiga rejält. Om vi ​​har det här alternativa batteriet kan vi vända oss till den här kemin, där utbudet är mycket stabilare eftersom vi kan tillverka dem här i USA och material för att göra dem finns här.” Lutkenhaus sa att vattenbatterier består av en katod, elektrolyt och en anod. Katoderna och anoderna är polymerer som kan lagra energi, och elektrolyten är vatten blandat med organiska salter. Elektrolyten är nyckeln till jonledning och energilagring genom dess interaktion med elektroden. "Om en elektrod sväller för mycket under cykling kan den inte leda elektroner särskilt bra, och du förlorar all prestanda", sa hon. "Jag tror att det är 1,000 XNUMX % skillnad i energilagringskapacitet, beroende på valet av elektrolyt på grund av svullnadseffekter." Enligt deras artikel är redoxaktiva, icke-konjugerade radikalpolymerer (elektroder) lovande kandidater för metallfria vattenhaltiga batterier på grund av polymerernas höga urladdningsspänning och snabba redoxkinetik. Reaktionen är komplex och svår att lösa på grund av den samtidiga överföringen av elektroner, joner och vattenmolekyler. "Vi demonstrerar arten av redoxreaktionen genom att undersöka vattenhaltiga elektrolyter av varierande kao-/kosmotropisk karaktär med hjälp av elektrokemisk kvartskristallmikrobalans med spridningsövervakning vid en rad tidsskalor", enligt forskare i artikeln. Tabors forskargrupp kompletterade de experimentella ansträngningarna med beräkningssimulering och analys. Simuleringarna gav insikter i den mikroskopiska molekylära bilden av strukturen och dynamiken. "Teori och experiment samarbetar ofta för att förstå dessa material. En av de nya sakerna som vi gör beräkningsmässigt i det här dokumentet är att vi faktiskt laddar upp elektroden till flera laddningstillstånd och ser hur omgivningen svarar på denna laddning, säger Tabor. Forskare observerade makroskopiskt om batterikatoden fungerade bättre i närvaro av vissa sorters salter genom att mäta exakt hur mycket vatten och salt som kommer in i batteriet när det är i drift. "Vi gjorde det för att förklara vad som har observerats experimentellt," sa han. "Nu vill vi utöka våra simuleringar till framtida system. Vi behövde få vår teori bekräftad om vilka krafter som driver den typen av injektion av vatten och lösningsmedel. "Med den här nya energilagringstekniken är detta en framskjutning mot litiumfria batterier.

• SEO-drivet innehåll och PR-distribution. Bli förstärkt idag.
• Platoblockchain. Web3 Metaverse Intelligence. Kunskap förstärkt. Tillgång här.
• Källa: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62734.php