根据最近的一项研究由阿卜杜拉国王科技大学(亚博老虎机网登录KAUST)可充电电池,利用铵阳离子(NH)4 +)负责运营商可以提供环保和持久的替代metal-ion-based电池。
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金属离子电池
最优先的能源存储是金属离子电池,锂离子电池。因为他们的伟大的能量密度和适应性,他们占据了便携式消费电子产品和电动汽车市场。然而,长期供应的金属离子的电解质是威胁他们的依赖有限和消耗资源。也可以对环境危险和不安全的由于其毒性和易燃性。
现有铵阳离子的局限性
因为铵阳离子光和简单的合成和回收,曾多次尝试生产ammonium-ion-based电池应对可持续性和环境挑战。然而,较低的操作的潜力,铵阳离子很容易还原成氢和氨,防止电池操作全部产能。他们也挑战包括电极材料,因为他们很容易溶解在解决方案。亚博网站下载
新的研究不含金属的电池
因为他们的大量依赖不可再生金属,流行的金属离子电池(mib)造成经济和环境问题。为了解决这个问题,扎马Alshareef,今天下午赵,和他们的同事结合ammonium-cation-containing电解质和碳基电极来创建一个高效、不含金属的电池在他们最近的研究发表在《华尔街日报》《应用化学》。
在这项研究中,他们讨论了dual-ion电池的发展基于铵化合物。该电池有一个破纪录的操作电压2.75 V。作者观察了可逆阴离子(PF6)夹层化学石墨阴极和北半球4 +PTCDI夹层行为(3、4、9日10-perylene四甲酸二酰亚胺)阳极负责的运行机制提出环保电池。
研究人员发现,NH的敏感性下降4 +和成熟的NH的不可用4 +丰富了NH阴极4 +离子电池被创新成功克服电池结构。石墨| | PTCDI完成电池的高能量密度200 Wh公斤1和长久的寿命超过1000次,由于专业有机NH4 +电解液。这是证明,以避免NH4 +减少,铵离子电池的发展应该是高压集中,同时避免低操作的潜力。
据赵,有机半导体阳极,石墨阴极便宜,可持续和再生。团队开发了一种dual-ion电池使用方法离子负电荷载体阳离子铵和利用石墨的能力来适应这些阴离子在层可逆。
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当电池充电时,阳离子和阴离子都同时插入到适当的电极,当电池放电时,它们释放到电解液。这使他们的研究有别于其他研究,根据赵。
他解释说,通过筛选一系列溶剂耐高电压并考虑其稳定性,减少电解质抗氧化和anti-reductive产生。而其anti-reductive对应创建了一个溶解球体周围的阳离子参与阳极反应,抗氧化溶剂主要是溶剂化离子参与的阴极反应。
赵进一步解释说,拟议的设置对电池稳定性至关重要。高工作电压为2.75 V,电池比ammonium-ion-based同行已经在市场上。他断言,现在可行的创建高能非金属离子电池与金属离子电池竞争。
为了接近大规模应用,研究小组正在积极努力提高性能。他们也在研究阳极材料能量密度更高的能力增加。亚博网站下载
锂离子电池的替代品
领导的一个研究小组通过扎马Alshareef KAUST创造廉价的锂离子电池替代品,尤其是对电网存储。根据团队,电池成本大大减少网格的最终必须脱碳。这些费用可以减少使用非金属电荷载体代替锂,如铵离子。
此外,南加州大学(USC)是致力于电网水基流体电池,不含金属的,可以比传统电池更迅速而廉价地生产。而不是储存能量的电池容器,外部坦克用于存储化学能量流电池。
这使得它可以扩大到一个合理的成本,因为增加存储容量只需要扩大。电网储能电池必须负担得起的,可靠的,和可持续发展的要求,许多今天的电池技术达不到。
南加州大学的小说流体电池有可能降低成本,提高耐久性,并存储大量的多余的能量,支持可再生能源的广泛部署。它通过利用先进的设计和令人难以置信的负担得起的有机材料。亚博网站下载
引用和进一步阅读
新闻发布会上,不含金属的电池提高希望更可持续的经济网格,自由,2023年1月10日。https://www.eurekalert.org/news-releases/976130来源:https://discovery.kaust.edu.sa/en
赵,Z。Lei, Y。施,L。等人,2.75 V氨dual-ion电池,《应用化学》61 (51)e202212941 (2022)。https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202212941
便宜的,不含金属的有机流体电池,南加州大学(USC)。源,https://arpa-e.energy.gov/technologies/projects/inexpensive-metal-free-organic-flow-battery
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