Новое электродное покрытие обеспечивает перезаряжаемую металлическую магниевую батарею

Coatings Today
13.04.2018 302

Ученые из национальной лаборатории по изучению возобновляемой энергии (NREL) Министерства энергетики США обнаружили новый подход к разработке перезаряжаемой неводной магниево-металлической батареи.

Ученые впервые разработали метод комбинирования обратимой химии металлического магния с коррозионностойкими карбонатными электролитами, а затем протестировали концепцию в прототипной клетке. Эта технология обладает потенциальными преимуществами по сравнению с литий-ионными батареями, в частности, более высокой плотностью энергии, большей стабильностью и более низкой стоимостью.

Доминирующая технология ионно-литиевых батарей приближается к максимальному объему энергии, которая может быть сохранена на единицу объема, поэтому существует настоятельная необходимость в изучении новой химии для батарей, которые смогут обеспечить больше энергии за меньшую цену. Такое открытие как раз и предоставит новые возможности для создания магниевых батарей.

Электрохимическая реакция активирует батарею путём перемещения ионов через жидкость (электролит) от отрицательного электрода (катода) к положительному электроду (аноду). Для батарей, использующих литий, электролит представляет собой солевой раствор, содержащий ионы лития. Для обеспечения возможности перезарядки аккумулятора эта электрохимическая реакция должна быть обратимой.

Магниевые батареи (Mg) теоретически содержат почти вдвое больше энергии на единицу объема, чем литий-ионные батареи. Но предыдущие исследования столкнулись с препятствием: химические реакции с обычным карбонатным электролитом создали барьер на поверхности магния, который предотвратил перезарядку батареи. Ионы магния могли перемещаться в обратном направлении благодаря использованию жидкого электролита, имеющего высокую коррозионную активность, но это препятствовало возможности использования высоковольтной магниевой батареи.

Стремясь преодолеть эти препятствия, исследователи разработали искусственную межфазную границу твёрдого электролита из полиакрилонитрила и соли магния-иона, которая защищает поверхность магниевого анода. Этот защищенный анод продемонстрировал заметно улучшенную производительность.

Ученые собрали прототипные клетки, чтобы доказать устойчивость искусственной межфазной границы и смогли показать многообещающие результаты: клетка с защищенным анодом позволила процесс обратимой химии Mg в карбонатном электролите, что не удавалось ранее. Ячейка с защищенным анодом Mg также обеспечивала больше энергии, чем прототип без защиты, что продолжилось и во время повторяющихся циклов. Кроме того, батарея из металлического магния была перезаряжаема, что обеспечивает беспрецедентную возможность одновременного устранения несовместимости анода / электролита и ограничений на ионы, выходящие из катода.

Помимо того, что он более доступный, чем литий, магний имеет и другие потенциальные преимущества по сравнению с более известной технологией батареи. Во-первых, магний выделяет два электрона на литиевый электрон, что дает ему возможность обеспечивать почти в два раза больше энергии, чем литий. Во-вторых, магниево-металлические батареи не страдают от роста дендритов, являющиеся кристаллами, которые могут вызвать короткое замыкание и, следовательно, опасный перегрев и даже пожары, что делает потенциальные магниевые батареи более безопасными, чем литий-ионные батареи.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Тенденции в напольных покрытиях и мебели
Тенденции в напольных покрытиях и мебели
От компании BASF   Традиционно древесные покрытия рассматриваются как масляные лаки и лаки, на основе…
Coatings Today
21.11.2018
314
Геополимерные покрытия по металлу на основе метакаолина
Геополимерные покрытия по металлу на основе метакаолина
В новом исследовании сообщается о геополимерных покрытиях по металлу, которые наносят методом распыления. Геополимерные покрытия…
Coatings Today
14.09.2020
285
Новый высоко аэродинамический дизайн Audi — без боковых зеркал в будущем
Новый высоко аэродинамический дизайн Audi — без боковых зеркал в будущем
Боковые зеркала на автомобилях иногда могут очень мешать, особенно если вы проезжаете по очень узкому…
Coatings Today
20.07.2018
354
BASF представляет новую технологию добавления пигмента с металлическим эффектом
BASF представляет новую технологию добавления пигмента с металлическим эффектом
Компания BASF представила новую технологию добавления пигмента для автомобильных покрытий. Технология eXpand! была разработана компаниями…
Coatings Today
22.04.2019
372
Контроль опреснения воды
Контроль опреснения воды
Опреснение или деминерализация воды является жизненно важным фактором для более 300 миллионов человек во всем…
Coatings Today
28.08.2018
325
Производство шлемов из углеродного волокна с использованием смолы Elium
Производство шлемов из углеродного волокна с использованием смолы Elium
Армирование углеродным волокном повышает жесткость и прочность внешней оболочки шлема, а также позволяет ему поглощать…
Coatings Today
18.08.2021
335
Авиалайнер способный развивать скорость 2,2 Маха
Авиалайнер способный развивать скорость 2,2 Маха
На данный момент компания Boom собирает прототип своего сверхзвукового авиалайнера, чтобы продемонстрировать аэродинамические характеристики, современные…
Coatings Today
24.01.2019
303
Индикатор кислорода для интеллектуальной упаковки пищевых продуктов
Индикатор кислорода для интеллектуальной упаковки пищевых продуктов
В новом исследовании описывается разработка новой бумаги с покрытием из галловой кислоты и ацетата целлюлозы…
03.11.2022
101
Итоги Мир Климата Экспо 2023
Итоги Мир Климата Экспо 2023
Был представлен полный спектр современного оборудования и инновационные разработки в области кондиционирования, вентиляции, отопления, промышленного…
21.03.2023
122