Новое электродное покрытие обеспечивает перезаряжаемую металлическую магниевую батарею

Coatings Today
13.04.2018 237

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

Согласно прогнозам, рынок автомобильных покрытий превысит 28 миллиардов $ к 2022 г.
Согласно прогнозам, рынок автомобильных покрытий превысит 28 миллиардов $ к 2022 г.
Селбивилл, штат Делавэр – согласно недавно проведенному исследованию компании Global Market Insights Inc., рынок автомобильных…
Coatings Today
09.01.2019
236
Краска для стен защищает от коронавируса с помощью серебра
Краска для стен защищает от коронавируса с помощью серебра
Несколько лет назад совместно с Институтом химической технологии общества Фраунгофера компания Bioni CS разработала краски…
Coatings Today
23.11.2021
124
Разработка недорогих биоразлагаемых полимеров
Разработка недорогих биоразлагаемых полимеров
Компания Novomer надеется, что благодаря экономическим показателям и масштабируемости полигидроксиалканоат Rinnovo сможет удовлетворить потребности компаний,…
Coatings Today
04.04.2021
361
Астронавты испытывают противовирусное покрытие, разработанное Квинслендским университетом
Астронавты испытывают противовирусное покрытие, разработанное Квинслендским университетом
Астронавты на борту Международной космической станции (МКС) проводят эксперименты с противомикробным покрытием, разработанным для борьбы…
Coatings Today
10.03.2021
131
Базальтовое волокно поднимает протезирование на новый уровень
Базальтовое волокно поднимает протезирование на новый уровень
Благодаря своей прочности и долговечности композиционные материалы часто используются в протезировании и ортопедии. Базальтовое волокно…
Coatings Today
29.01.2019
338
Состав для химического никелирования MicroKoat, содержащий антимикробный консервант
Состав для химического никелирования MicroKoat, содержащий антимикробный консервант
MicroKoat от компании LeKem представляет собой состав для химического никелирования с антимикробным консервантом, сдерживающим рост…
Coatings Today
21.10.2019
348
«Полностью экологичный» концентрат полипропиленовой смолы
«Полностью экологичный» концентрат полипропиленовой смолы
Компания Milliken & Company в сотрудничестве с компанией PureCycle Technologies работают над созданием первого на…
05.11.2022
22
Бронезащита из композиционных материалов
Бронезащита из композиционных материалов
Мягкие тканевые бронежилеты уровня IIIA изготовлены из материала Dyneema UD для снижения веса на 35%…
Coatings Today
25.05.2021
127
Chromaflo Technologies выпускает новый черный краситель
Chromaflo Technologies выпускает новый черный краситель
Компания Chromaflo Technologies объявила о выпуске нового черного красителя, новинке в линейке термореактивных пластиков.   Черный…
Coatings Today
24.04.2019
468