محققان با ایجاد یک نقشه راه برای بهتر چندین قدر باتری

باتری های لیتیوم یون به رسمیت شناخته شده برای خود را بالا چگالی انرژی در همه چیز از گوشی های تلفن همراه به کامپیوتر و لپ تاپ و وسایل نقلیه الکتریکی, اما به عنوان نیاز برای شبکه انرژی در مقیاس سازی و دیگر برنامه های کاربردی تر می شود فشار دادن محققان به دنبال گران قیمت کمتر و بیشتر به راحتی در دسترس جایگزین لیتیوم.

باتری استفاده فراوان چندین قدر فلزات می تواند انقلابی در ذخیره سازی انرژی. محققان با بررسی وضعیت فعلی چندین قدر فلزی-ion پژوهش و ارائه یک نقشه راه برای آینده کار در طبیعت انرژیگزارش که نامزدها - با استفاده از, منیزیم, کلسیم, روی و آلومینیوم - همه وعده های بزرگ اما همچنین شیب دار برای پاسخگویی به چالش های عملی خواسته است.

"در این بررسی ما روشن شدن کلید نقاط قوت و همچنین تصورات غلط رایج در چندین قدر فلزی مبتنی بر باتری" گفت: Yan یائو کالن دانشکده مهندسی دانشیار دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر در دانشگاه هوستون و co-نویسنده مسئول این مقاله است. "چندین قدر فلزی-یون باتری بهتر است به عنوان راه حل های جایگزین برای مقیاس بزرگ ذخیره سازی انرژی از به عنوان یک رقیب مستقیم به لیتیوم مبتنی بر باتری در مسابقه نسبت به همیشه-افزایش انرژی تراکم اهداف."

پژوهشگران همچنین به بررسی رشد رفتار از فلز آند. در حالی که منیزیم است امیدوار کننده مواد یائو گفت: این مهم است که توجه داشته باشید که در آن تضمین شده نیست به صفحه جهانی در سنگ درخت وار-رایگان مورفولوژی. "آن را تنها می کند تا در انتخاب محلول محلولهای الکترولیتی که در آن هیچ واکنش های جانبی فعال سطح فلز از غیر فعال کننده مشهور و coulombic بهره وری از منیزیم آبکاری?سلب نزدیک به وحدت," او گفت:.

یائو نیز محقق اصلی با تگزاس مرکز ابررسانایی در آه (TcSUH).

ینلینگ "لئونارد" لیانگ یک پژوهش استادیار در دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر در آه و co-اولین نویسنده گفت: این مقاله نقد و بررسی های موجود در کاتد مواد نیز ارائه می دهد بینش های جدید. "ما همچنین بحث در مورد استراتژی های طراحی برای فعال کردن واقعی چندین قدر فلزی-ion مبتنی بر ذخیره سازی انرژی مواد با عملکرد رقابتی," او گفت:.

محققان' نکات کلیدی عبارتند از:

• نگرانی در مورد در دسترس بودن و هزینه لیتیوم باعث شد که علاقه جایگزین فن آوری های باتری که استفاده فراوان از عناصر با پتانسيل بالاتر چگالی انرژی و افزایش ایمنی. نامزد نخست شامل منیزیم, کلسیم, روی و آلومینیوم که همه آنها شناخته شده به عنوان چندین قدر فلزات یا فلزات چند ظرفیتی الکترون به

• این چندین قدر فلزی-یون باتری شباهت های بسیاری به اشتراک در اصول کار با باتری های لیتیوم یون, نشان می دهد آنها می تواند به سرعت تصویب شده توسط صنعت
• قبلی ارزیابی پیش بینی چگالی انرژی این باتری ها اغلب در نظر گرفته شده تنها چندین قدر فلز آند - صرفا یکی از دو الکترود در یک باتری که تمایل به رسیدن به نتیجه گیری گمراه کننده. محققان را در ارائه یک ارزیابی مجدد از انرژی تراکم بر اساس هر دو آند و کاتد با هدف به موقعیت بهتر این باتری ها در ذخیره سازی انرژی در چشم انداز
• استفاده مستقیم از فلزات به عنوان آند از جنبه های مهم برای ایمنی و چگالی انرژی وعده از این باتری وجود دارد اما ابهامات اطراف زنده ماندن از این آند
• الکترولیت راه حل و درک ارتباط فاصله پدیده در حال بهبود است اما هنوز هم به دور از تاسیس
• و پیدا کردن خوب کاتد مواد نیاز به ملاحظات است که نادر در سنتی باتری مطالعات. یون مکانیزم ذخیره سازی چندین قدر کاتد باتری بسیار پیچیده تر از آن لیتیوم-یون همتای.
• سوء تعبیر از کاتد شیمی بسیار گسترده در ادبیات به عنوان یک نتیجه

محققان همچنین با صدور یک لیست از توصیه های برای اطمینان از آینده پژوهشی است که مستقیما در جهت بهبود باتری از جمله:

• به دست آوردن درک بهتر از رشد رفتار از فلز آند یک گام مهم در تحقق این ادعا ایمنی وعده بیش از باتری های لیتیوم یون

• شیوه به درستی ارزیابی سازگاری فلز آند با محلول محلولهای الکترولیتی و اثربخشی حفاظت پوشش
• روش ها و تکنیک های به درستی تفسیر یون سازی مکانیزم در کاتد
• روش برای طراحی بهتر کاتد مواد

یک جدول مقایسه state-of-the-art قطعات - فلز آند الکترولیت و کاتد مواد - برای باتری های مبتنی بر هر یک از چندین قدر عناصر فلزی است که به طور بالقوه می تواند جایگزین لیتیوم یافت که اگر چه برخی از آنها بیشتر طول بیش از دیگران هیچ یک از گزینه های آماده برای تجاری.

یائو پژوهش گروه متمرکز شیمی مواد و طراحی از منیزیم و دیگر چندین قدر فلزی باتری; او به طور گسترده ای منتشر شده در مجلات بالا.

###

در علاوه بر این به یائو و لیانگ نویسندگان شامل co-اولین نویسنده هوی دونگ آه و co-نویسنده مسئول Doron Aurbach از Bar-Ilan دانشگاه در رمت-گن اسرائیل. این کار پشتیبانی توسط دپارتمان انرژی ایالات متحده را از بهره وری انرژی و انرژی های تجدید پذیر به عنوان بخشی از باتری 500 کنسرسیوم تحت قرارداد د-EE0008234.

سلب مسئولیت: AAAS و EurekAlert! مسئول صحت اخبار منتشر شده به EurekAlert! با کمک موسسات و یا برای استفاده از هر گونه اطلاعات از طریق EurekAlert سیستم.