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

Ouă de pasăre marine contaminate cu cocktail chimic de aditivi din plastic

Pui de pescăruș și ouă. Credit: profesorul Jon Blount Aditivii chimici utilizați în producția de plastic au fost găsiți în ouăle de pescăruș hering,...

Oglinzi comutabile create din metal lichid

Cercetătorii au dezvoltat o modalitate de a schimba în mod dinamic suprafața metalului lichid între stările reflectante (stânga sus și dreapta jos) și dispersie...

Dieta cu junk food poate crește riscul conducerii periculoase în rândul șoferilor de camioane

Dietele nesănătoase sunt asociate cu mai multă oboseală: principalul motiv al riscului crescut de accidente, spun cercetătorii. O dietă cu junk food poate crește oboseala...

Fotosinteza artificială promite o sursă de energie curată și durabilă

Oamenii pot face multe lucruri pe care plantele nu le pot face. Putem să ne plimbăm, putem vorbi, putem auzi și vedea și...

Gheața de mare din Arctica devine mai subțire de două ori mai repede decât era de așteptat

Gheața arctică în declin a Pământului este fără îndoială una dintre cele mai mari victime ale schimbărilor climatice, ale căror consecințe sunt de anvergură,...

Newsletter

Subscribe to stay updated.