O baterie de apă care se încarcă rapid, mai sigură și mai puțin costisitoare

Noul anod pentru bateriile de apă permite utilizarea apei de mare ieftine și abundente ca electrolit.

Bateriile litiu-ion sunt esențiale pentru viața modernă, de la alimentarea laptopurilor și telefoanelor noastre mobile la acele noi jucării de sărbători. Există însă un risc de siguranță – bateriile pot lua foc.

Bateriile de apă pe bază de zinc evită riscul de incendiu utilizând un electrolit pe bază de apă în locul unui solvent chimic convențional. Cu toate acestea, creșterea necontrolată a dendritelor limitează capacitatea lor de a oferi performanțe ridicate și longevitate necesare pentru aplicații practice.

Acum cercetătorii au raportat despre Comunicări despre natură decât un nou nano 3D zinc-manganaliaj anodul a depășit limitele, rezultând o baterie de apă dendritică stabilă, de înaltă performanță, folosind apa de mare ca electrolit.

Xiaonan Shan, co-autor al lucrării și profesor asistent de inginerie electrică și informatică la Universitatea din Houston, a declarat că descoperirea oferă promisiuni de conservare a energiei și alte aplicații, inclusiv vehicule electrice.

“Oferă o baterie stabilă, cu costuri mici, ridicate de energie”, a spus el. „Ar trebui să fie util pentru bateriile reîncărcabile fiabile.”

Baterie de apă

Un ventilator electric (stânga sus) este alimentat de bateria de zinc propusă; Profiluri tipice de încărcare / descărcare ZIB-uri la 0,5C (dreapta sus); configurația microscopului in-situ pentru a imagina dinamica depunerii de zinc (în stânga jos); și modificarea morfologiei cauzată de depunerea de zinc (jos dreapta). Credit: Universitatea din Houston

Shan și Hopa Doctorandul Guangxia Feng a dezvoltat, de asemenea, un in situ tehnică de vizualizare optică, permițându-le să observe direct dinamica reacției la anod în timp real. „Această platformă ne oferă posibilitatea de a imagina direct dinamica reacției electrodului la locul său”, a spus Shan. Aceste informații importante oferă dovezi directe și vizualizarea cineticii reacțiilor și ne ajută să înțelegem fenomene care nu ar fi putut fi realizate cu ușurință înainte.

Testarea a determinat că noul anod de nano-aliaj 3D zinc-mangan 3D a rămas stabil fără degradare în timpul a 1.000 de ore de ciclu de încărcare / descărcare cu curent mare (80 mA / cm2)

Anodul este electrodul care eliberează curent dintr-o baterie, în timp ce electroliții sunt mediul prin care curge ionic curge între catod și anod. Utilizarea apei de mare ca electrolit în loc de apă foarte purificată oferă o altă modalitate de a reduce costul bateriei.

Materialele tradiționale anodice utilizate în bateriile cu apă au fost predispuse la dendrite, mici creșteri care pot determina pierderea energiei bateriei. Shan și colegii săi au propus și au demonstrat o strategie pentru minimizarea și suprimarea eficientă a formării dendritice în sistemele apoase prin controlul termodinamicii reacției de suprafață cu un aliaj de zinc și a cineticii reacției printr-o structură tridimensională.

Le-a spus Shan cercetătorilor de la Hopa și Universitatea din Florida Centrală investighează alte aliaje metalice în afară de aliajul zinc-mangan.

Referință: „Baterie durabilă, performantă, fără baterii, cu apă de mare” de Huajun Tian, ​​Zhao Li, Guangxia Feng, Zhenzhong Yang, David Fox, Maoyu Wang, Hua Zhou, Lei Zhai, Akihiro Kushima Yingge Du, Zhenxing Feng , Xiaonan Shan și Yang Yang, 11 ianuarie 2021, Comunicări despre natură.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20334-6

Pe lângă Shan și Feng, printre cercetătorii proiectului se numără Huajun Tian, ​​Zhao Li, David Fox, Lei Zhai, Akihiro Kushima și co-corespondentul Yang Yang, toate cu Universitatea din Florida Centrală; Zhenzhong Yang și Yingge Du, ambele cu Laboratorul Național Pacific Național; Maoyu Wang și co-autorul Zhenxing Feng, ambele cu Universitatea de Stat din Oregon; și Hua Zhou cu Laboratorul Național Argonne.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

„Fantomele fungice” protejează pielea, țesăturile de toxine, radiații

Fantomele fungice sunt create prin cioplirea materialului biologic din celulele fungice. Credit: Laboratorul Nathan Gianneschi / Universitatea Northwestern Inspirată de ciupercă, noua formă de...

Rezolvarea misterului genetic din centrul epidemiei COVID-19

Această imagine cu microscop electronic cu scanare arată barza-covy-2 care se ridică de la suprafața celulelor cultivate (albastru / roz) în laborator 2 credite:...

Realizarea de materiale 2D pentru o rotire

Ilustrarea conceptului de artă computerizată Spintronic. Oamenii de știință de la Universitatea Tsukuba și Institutul de Fizică la Înaltă Presiune creează un nou tranzistor de...

Doi astronauți. Două zile senine. Două perspective minunate.

23 mai 2012 Doi astronauți. Două zile senine. Două priveliști minunate în jurul acoperișului lumii. Astronauții de la Stația Spațială Internațională (ISS) au făcut...

Factor cheie identificat care face ca viermii să se simtă plini – Un factor similar poate gestiona sentimentele de completitudine la oameni

SKN-1B marcat cu GFP poate fi văzut în doi neuroni capi chimio-senzoriali. SKN-1B acționează în acești neuroni pentru a simți alimentele și pentru...

Newsletter

Subscribe to stay updated.