研究人员基于新的纳米结构合金开发了一种电池阳极。锌和锰基合金进一步打开了更换电池电解质中常用的溶剂的门,与更安全,更便宜,丰富的海水。

电池以化学能源和反应的形式提供电力,将其转换为电动车辆,手机,笔记本电脑和许多其他设备和机器所需的电能。电池由两个端子组成 - 阳极和阴极,通常由不同的材料制成 - 以及分离器和电解质,允许电荷流动的化学介质。

在锂离子电池中,据其名称表明,在放电期间,通过锂离子通过锂离子进行电荷,并在再充电期间再次回复。锂离子电池中的电解质通常溶解在易燃的有机溶剂中并且通常在高操作电压下分解。因此,在电极 - 电解质界面处存在安全性与锂枝晶生长,这会导致电极之间的短路。Dendrites类似于锂离子电池内部生长的微小树,可以刺穿像车道中的裂缝的闪碎等分离器。结果是不受欢迎的,有时是不安全的化学反应。

含水电池是安全且可扩展的能量储存的有希望的替代品。水性电解质是成本竞争力的,环境良好的,能够快速充电和高功率密度,以及误操作的高度耐受性。然而,它们的大规模使用已经受到限制的输出电压和低能量密度(能量密度较高的电池可以存储较大量的能量,而具有更高功率密度的电池可以更快地释放大量的能量)。

新的阳极由三维“锌-M合金”组成,因为电池阳极(M是指锰和其他金属)。用其特殊的纳米结构使用合金不仅通过控制表面反应热力学和反应动力学来抑制树突式形成,而且还在苛刻的电化学条件下证明了数千个循环的超高稳定性。锌的使用可以将电荷的两倍转移为锂,从而提高电池的能量密度。

该团队使用X射线吸收光谱和成像来跟踪不同操作阶段的阳极的原子和化学变化,这证实了3D合金如何在电池中运行。该概念可以影响用于水性和非水电池的高性能合金阳极的设计。

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电池技术杂志

本文首先出现在5月,2021号问题电池技术杂志。

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