کاتد جدید ، الکترولیت ، اجازه می دهد تا یک باتری با قدرت بالا که قبلا غیرممکن شناخته شده بود – ScienceDaily


باتری های منیزیم مدت هاست که به عنوان یک گزینه بالقوه مطمئن و ارزان برای باتری های لیتیوم یون در نظر گرفته می شوند ، اما در نسخه های قبلی در مصرف برق بسیار محدود بود.

محققان دانشگاه هوستون و موسسه تحقیقات تویوتا آمریکای شمالی (TRINA) گزارش در انرژی طبیعت که آنها یک کاتد و الکترولیت جدید ایجاد کرده اند – که قبلاً عوامل محدود کننده باتری منیزیم با انرژی بالا بود – برای نشان دادن یک باتری منیزیم قادر به کار در دمای اتاق و ارائه چگالی قدرت قابل مقایسه با باتری های یون لیتیوم.

از آنجا که نیاز به ذخیره سازی شبکه و سایر برنامه ها بیشتر می شود ، محققان به دنبال گزینه های ارزان تر و آسان تر برای لیتیوم هستند.

یون های منیزیم دو برابر بار لیتیوم را حفظ می کنند ، در حالی که شعاع یونی مشابه دارند. در نتیجه ، تفکیک منیزیم از الکترولیتها و انتشار آن به الکترود ، دو فرایند اصلی که در کاتدهای بینابینی کلاسیک اتفاق می افتد ، در دمای اتاق کند است و منجر به کمبود انرژی می شود.

یک روش برای رفع این چالش ها ، بهبود واکنش های شیمیایی در دمای بالا است. مورد دیگر با ذخیره کاتیون منیزیم به اشکال پیچیده آن ، مشکلات را دور می زند. هیچ یک از این دو رویکرد عملی نیست.

یانگ یائو ، استاد مهندسی برق و مهندسی کامپیوتر در دانشگاه هوستون و یکی از نویسندگان مقاله ، گفت: نتایج بدیع حاصل از ترکیب هر دو کاتد آلی کینون و یک محلول جدید الکترولیت مبتنی بر خوشه بور است.

یائو گفت: “ما شیمی ردوکس ناهمگن را برای ایجاد کاتدی نشان داده ایم که با تفکیک یونی و چالش های انتشار حالت جامد مانع از کارایی باتری منیزیم در دمای اتاق نمی شود”. “این کلاس جدید شیمی ردوکس ، با حفظ منیزیم به جای اشکال پیچیده ، نیاز به واسطه حالت جامد را دور می زند و الگوی جدیدی در طراحی باتری های منیزیم ایجاد می کند.”

یائو ، که همچنین یک محقق اصلی در مرکز ابررسانایی تگزاس در UH (TcSUH) است ، یک رهبر در تولید باتری های چند ظرفیتی یون فلزی است. گروه وی اخیراً مقاله نقد و بررسی در انرژی طبیعت در نقشه راه باتری های چند ظرفیتی بهتر است.

محققان TRINA در زمینه باتری های منیزیم از جمله تولید الکترولیت های بسیار شناخته شده و کارآمد بر اساس آنیون های کاج خوشه ای پیشرفت فوق العاده ای داشته اند. با این حال ، این الکترولیت ها در حفظ سطح بالای چرخه باتری محدودیت هایی داشتند.

رعنا مهتدی ، دانشمند ارشد در بخش تحقیقات ، گفت: “ما نکاتی داشتیم که الکترولیت ها بر اساس این آنیون های ضعیف هماهنگ کننده می توانند به طور کلی توانایی حفظ سرعت دوچرخه سواری بسیار بالا را داشته باشند ، بنابراین ما برای اصلاح خصوصیات آنها تلاش کردیم.” مواد در TRINA و نویسنده برای نامه نگاری. “ما با تمرکز بر حلال برای کاهش اتصال آن به یون های منیزیم و بهبود سینتیک حمل و نقل عمده ، این مسئله را حل کرده ایم.”

“ما مجذوب این شدیم که منیزیم پوشش داده شده توسط الکترولیت اصلاح شده حتی در سرعتهای دوچرخه سواری بسیار بالا صاف باقی بماند. ما معتقدیم این امر جنبه جدیدی را در الکتروشیمیایی باتریهای منیزیم نشان می دهد.”

این کار تا حدی ادامه تلاش های قبلی است که در سال 2018 در ژول شرح داده شد و بسیاری از محققان مشابه را درگیر کرد. علاوه بر یاو و مهتدی ، از نویسندگان دیگر می توان به نویسندگان اول هوی دونگ ، عضو سابق آزمایشگاه یائو و هم اکنون فوق دکترا در دانشگاه تگزاس در آستین ، و اسکار توتوساوس از TRINA اشاره کرد. یانلیانگ لیانگ و یه ژانگ از UH و TcSUH ؛ و زاخاری لبنس-هیگینز و وانلی ایان از آزمایشگاه ملی لارنس برکلی. لبنس-هیگینز نیز وابسته به دانشگاه بینگهامتون است.

دونگ گفت: “باتری جدید تقریباً دو مرتبه بزرگتر از چگالی نیرو است که توسط باتری های قبلی منیزیم بدست آمده است.” “باتری توانسته است با بیش از 200 سیکل با حدود 82٪ ماندگاری ظرفیت کار کند ، که ثبات بالایی را نشان می دهد. ما می توانیم با تنظیم خواص غشا with با ظرفیت ضبط شده بهبود یافته ، ثبات چرخه را بیشتر بهبود دهیم.”

توتوسوس گفت که این کار مراحل بعدی را برای دستیابی به باتری های منیزیم با بازده بالا ارائه می دهد.

وی گفت: “نتایج ما جهت توسعه مواد كاتدی با بازده بالا و محلول های الكترولیت برای باتری های منیزیم را تعیین می كند و فرصت های جدیدی را برای استفاده از فلزات پر انرژی برای ذخیره سریع انرژی ایجاد می كند.”

تاریخچه تاریخ:

مواد تهیه شده توسط دانشگاه هوستون. اصلی ، نوشته شده توسط جانی کوور. توجه: مطالب را می توان از نظر سبک و طول ویرایش کرد.


منبع: khabar-erfan.ir

دیدگاهتان را بنویسید

Comment
Name*
Mail*
Website*