团队发现水基电池的主要存储容量

04 年 2023 月 XNUMX 日 (Nanowerk新闻) 德克萨斯 A&M 大学的研究人员发现，无金属、水基电池电极的存储容量存在 1,000% 的差异。 这些电池与含有钴的锂离子电池不同。该小组研究无金属电池的目标源于对国内供应链的更好控制，因为钴和锂都是外包的。这种更安全的化学物质还可以防止电池起火。 化学工程教授 Jodie Lutkenhaus 博士和化学助理教授 Daniel Tabor 博士发表了他们关于无锂电池的研究结果 自然材料 (“电解质在用于无金属水性储能电极的非共轭自由基聚合物中的作用”). 化学工程教授博士。 Jodie Lutkenhaus 和化学助理教授 Dr. 丹尼尔·塔博尔 (Daniel Tabor) 发现水基电池具有巨大的存储容量。 （图片来源：德克萨斯 A&M 工程公司） “不会再发生电池火灾，因为它是水基的，”卢特肯豪斯说。 “未来，如果预计材料短缺，锂离子电池的价格将会大幅上涨。 如果我们有这种替代电池，我们可以转向这种化学物质，这种化学物质的供应更加稳定，因为我们可以在美国制造它们，并且制造它们的材料就在这里。” 卢特肯豪斯表示，水系电池由阴极、电解质和阳极组成。 阴极和阳极是可以储存能量的聚合物，电解质是与有机盐混合的水。 电解质通过与电极的相互作用而成为离子传导和能量存储的关键。 “如果电极在循环过程中膨胀太多，那么它就不能很好地传导电子，并且你会失去所有性能，”她说。 “我相信，由于膨胀效应，储能容量存在 1,000% 的差异，具体取决于电解质的选择。” 根据他们的文章，氧化还原活性、非共轭自由基聚合物（电极）由于聚合物的高放电电压和快速氧化还原动力学而成为无金属水性电池的有希望的候选者。 由于电子、离子和水分子的同时转移，该反应复杂且难以解析。 研究人员在文章中表示：“我们通过使用电化学石英晶体微天平和一系列时间尺度的耗散监测来检查具有不同混沌/亲液特性的水性电解质，从而证明了氧化还原反应的本质。” 塔博尔的研究小组通过计算模拟和分析补充了实验工作。 这些模拟深入了解了结构和动力学的微观分子尺度图景。 “理论和实验经常紧密结合来理解这些材料。 我们在本文中进行计算的新事情之一是，我们实际上将电极充电到多种充电状态，并观察周围环境对这种充电的反应，”塔博尔说。 研究人员通过准确测量电池运行时进入电池的水和盐的量，宏观地观察电池阴极在存在某些盐的情况下是否能更好地工作。 “我们这样做是为了解释实验中观察到的情况，”他说。 “现在，我们希望将模拟扩展到未来的系统。 我们需要证实我们的理论是驱动这种水和溶剂注入的力量。 “通过这种新的储能技术，这是对无锂电池的推动。

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• Sumber: https://www.nanowerk.com/news2/green/newsid=62734.php