Argonne和伙伴机构研究者指出“聚合法”对未来电池性能的重大影响

跟踪最新科学文献是科学家工作的一个基本部分 因为它能产生洞察力 转而实现明天突破

2018年 雷成 美国电池化学家能源部 Argonne国家实验室正在研究电池电解解层,描述有纳米集成结构yabo214由数以万计充电粒子组成总直径大于一纳米离子多电池电解研究集中在小得多的结构上

未来研究的一个重要目标就是 查证集益何时和非集益何时产生不良作用时,你希望从电解法中消除这些作用。”- 开工Larry Curtis高级化学家

电解解法化学解析法在电池操作中起关键作用内含正电离子回移 介于电池正向和负向

Cheng联合能源存储研究中心技术牵头人JCESR集合20个机构150多位研究人员-包括国家实验室、大学和产业亚博网站下载设计搭建材料帮助下一代电池电网甚至电流转换

Cheng和数名JCESR研究者都认为聚合值值得深入观察归根结底,团队深知电解层结构会严重影响它们的特性并最终在电池性能中起重要作用例如,研究者开发更好的锂离子电池发现,在电解层中添加少量盐分子可使其更加稳定化。

聚合点在时间无关紧要成说科学家不常谈论电解特性正因如此,我们决定启动研究项目深入调查。”

2018至2021年快速进发JCESR研究人员累积了大量研究结论,即聚合物是一个新出现的重要专题,可能对下一代电池性能产生重大影响。亚博老虎机网登录提醒电池科学界注意,他们在美国化学协会能源字母中发布汇总研究调查分析透视文章收录JCESR研究人员和其他科学家60项研究的结果

电解属性撞击

透视文章探索集能对电解特性产生独特效果的方式,包括稳定性和离子传输

稳定性可影响电池性能的许多关键方面其中包括寿命周期数和排出周期数、安全性、能量密度和排出率举例说 不稳定电解法分解这可能缩短电池持续时间并引致安全顾虑

离子传输指电解法快速移位属性可影响电池充电和卸电率快速离子运输可加速电动车辆充电和电网级电池快速排电另一种潜在好处可以是提高电解液性能,电解液由巨型分子组成,称为聚合物。电解法比液解法安全

聚合物可能对电池性能产生有利或不利影响举例说,它们可减速或加速离子传输

未来研究的一个重要目标就是 查证集益何时和非集益何时Larry Curtis说,老手Argonne化学家和透视文章作者产生负作用时,你希望从电解法中消除

已知集益实例出现在锂-氧电池中下一代电池工作方式是通过电解法运输氧气到阴极在那里,它与锂反应组成过氧化锂相对锂离电池而言,锂氧设备能密度高得多,并有可能用于长途运输航空电气化Curtiss和其他研究者模拟计算显示,聚合物可提高氧传输量和阴极电解接口反应尚不理解这些效果为何发生

未来研究区君特斯说

聚合方式

聚合物编组尚不完全理解研究者相信它取决于电解离子和溶解分子间各种交互作用的强度亚博网站下载溶解物即能解析其他材料的材料

离子反应微弱 溶解分子, 你可能会得到小得多 结构像离子对君特斯说离子交互性强时,你可以得到汇总数。”

并不存在完全统一理论成说我们仍然需要知道哪些参数可以调和来操纵它们的编程和结构。”

多知识空白和研究需求

迄今大多数聚合研究侧重于锂离子电池离子电池电解法ene碳酸盐和priene碳酸盐亚博网站下载与开发中多代电池中发现的电极材料不兼容此类电池包括锂氧电池和锂硫电池研究者开发这些先进电池替代电解法时,需要调查集成效果

此外,大多数现有聚合物研究仅检查电解层效果很少研究电解电解接口对电池性能至关重要君特斯说我们不太了解电离传遍界面并不知道电流是否能从阴极流出 并摧毁电解法

大知识空白在于聚合体如何组织界面 以及它如何影响电荷转移成说

Cheng补充道,需要开发新的实验特征分析工具,以便能够瞄准这些接口亚博网站下载可能包括光学工具,用光描述材料组成和结构特征增强X射线技术,如Argonne高级光子源开发技术,可帮助检测聚合物的存在并描述其组成和演进随时间推移的特点

活跃研究领域是改进计算模拟方法,准确描述聚合物、离子和分子之间的复杂交互作用机器学习可能用于从收集的大量数据中提取洞见

ChengCurtis和其他JCESR研究者计划继续数行聚合研究其中一个持续区包含各种离子参数和其他参数,以更好地了解集成方式Argonne研究者还计划继续与伊利诺伊大学Ubana-Campaign研究电极接口聚合物效果

有趣的是,集成电解器并非独一无二聚合物可能在制药等其他行业使用的材料生产流程中发挥作用。电池电解层汇总研究透视可有益于这些其他过程

透视论文的其他作者为argonne国家实验室Zhou YuNitashBalsara加利福尼亚大学Berkele/LawrenceBerkele国家实验室美国Oleg Borodin陆军研究实验室Andrew Gewirth伊利诺斯大学NathanHahn国家实验室Edward Maginn圣母大学Kristin Persson劳伦斯伯克利国家实验室/加利福尼亚大学伯克利分校亚博老虎机网登录VenkatSrinivasan, Argonne能源存储科学协作中心Michael Toney科罗拉多大学博尔德康秀 美国陆军研究实验室KevinZavadil和Sandia国家实验室

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