Новости о батареях сегодня

Технология аккумуляторов продолжает развиваться семимильными шагами. Последняя тенденция — водяные и водородные батареи, которые служат дольше и стоят дешевле.

К

Опубликовано

Поиск более долговечных, более мощных и менее дорогих батарей продолжается в лабораториях по всему миру. Литий-ионный аккумулятор — замечательная вещь, но он слишком долго заряжается, у него слишком низкая плотность энергии и он склонен к возгоранию. Мало того, она также полагается на сырье, которого в мире просто не хватает, если верить Карлосу Таваресу, генеральному директору Stellantis.

Большинство из нас знают о батареях достаточно, чтобы говорить о них в общих чертах — например, есть NMC и LFP — но в лабораториях мира батареи производятся с использованием самых разных материалов. В Техасском университете A&M исследователи изучают возможность использования электродов на водной основе, которые устранят необходимость в кобальте и литии — двух материалах, которые в настоящее время получают в основном из источников за пределами США.

Профессор химического машиностроения Техасского университета A&M Джоди Луткенхаус и доцент химии Дэниел Табор опубликовали свои выводы о безлитиевых батареях в журнале Nature Materials в статье с броским названием: «Роль электролита в несопряженных радикальных полимерах для безметалловых водных электроды для хранения энергии».

Вкратце исследователи говорят: «Редокса-активные несопряженные радикальные полимеры являются многообещающими кандидатами на роль безметалловых водных аккумуляторов из-за высокого разрядного напряжения полимеров и быстрой окислительно-восстановительной кинетики. Однако мало что известно о механизме накопления энергии Эти полимеры находятся в водной среде.Сама по себе реакция сложна и ее трудно разрешить из-за одновременного переноса электронов, ионов и молекул воды....Удивительно, но емкость может варьироваться на целых 1000% в зависимости от электролита, в котором определенные ионы обеспечивают лучшую кинетику, более высокую производительность и более высокую циклическую стабильность».

В блоге Texas A&M Луткенхаус сказал: «Больше не будет возгораний батарей, потому что они основаны на воде. В будущем, если прогнозируется нехватка материалов, цены на литий-ионные батареи значительно вырастут. Если у нас будет эта альтернатива батареи, мы можем обратиться к этой химии, поставки которой гораздо более стабильны, потому что мы можем производить их здесь, в Соединенных Штатах, а материалы для их изготовления находятся здесь».

Она пояснила, что водные батареи состоят из катода, электролита и анода. Катоды и аноды представляют собой полимеры, способные накапливать энергию, а электролит — вода, смешанная с органическими солями. Электролит играет ключевую роль в ионной проводимости и накоплении энергии посредством взаимодействия с электродом. «Если электрод слишком сильно разбухает во время езды на велосипеде, он не может хорошо проводить электроны, и вы теряете все характеристики. Я считаю, что существует 1000-процентная разница в емкости хранения энергии, в зависимости от выбора электролита из-за эффекта набухания. "

Согласно их статье, окислительно-восстановительные несопряженные радикальные полимеры (электроды) являются многообещающими кандидатами на роль безметалловых водных аккумуляторов из-за высокого разрядного напряжения полимеров и быстрой окислительно-восстановительной кинетики. Реакция сложна и ее трудно разрешить из-за одновременного переноса электронов, ионов и молекул воды.

«Теория и эксперимент часто тесно сотрудничают, чтобы понять эти материалы. Одна из новых вещей, которые мы делаем в этой статье в вычислительном отношении, заключается в том, что мы фактически заряжаем электрод до нескольких состояний заряда и наблюдаем, как окружающая среда реагирует на этот заряд», — Табор сказал.

«Мы хотели бы распространить наше моделирование на будущие системы. Нам нужно было подтвердить нашу теорию о том, какие силы управляют такого рода впрыском воды и растворителя», — добавил он. «Благодаря этой новой технологии хранения энергии это шаг вперед к безлитиевым батареям. У нас есть более четкое представление на молекулярном уровне о том, что заставляет одни аккумуляторные электроды работать лучше, чем другие, и это дает нам убедительные доказательства того, куда двигаться дальше в разработке материалов. ."