اخبار صنعت

باتری روی بدون آند می تواند روزی ذخیره سازی وسیع انرژی تجدیدپذیر را فراهم کند

2021-06-16
موضوعات:
انجمن شیمی آمریکا ، فناوری باتری ، انرژی ، فناوری نانو ، باتری
توسط انجمن شیمیایی آمریکا 20 ژانویه 2021



منابع تجدیدپذیر انرژی مانند باد و انرژی خورشیدی می توانند به کاهش وابستگی جهان به سوخت های فسیلی کمک کنند. اما ابتدا ، شرکت های نیروگاهی برای ذخیره انرژی برای استفاده های بعدی به یک راه مطمئن و مقرون به صرفه نیاز دارند. باتری های عظیم لیتیوم یونی می توانند این کار را انجام دهند ، اما از مسائل ایمنی و محدودیت لیتیوم رنج می برند. در حال حاضر ، محققانی که در ACSâ € Nano Letters گزارش داده اند ، نمونه اولیه باتری بدون آند و مبتنی بر روی را تهیه کرده اند که از مواد کم هزینه و به طور طبیعی فراوان استفاده می کند.

باتری های آبی مبتنی بر روی قبلاً برای ذخیره انرژی در مقیاس شبکه به دلیل ایمنی و چگالی انرژی بالا مورد بررسی قرار گرفته اند. علاوه بر این ، مواد مورد استفاده در ساخت آنها به طور طبیعی فراوان است. با این حال ، باتری های قابل شارژ روی که تاکنون توسعه یافته اند به آندهای فلزی روی ضخیم نیاز دارند ، که حاوی مقدار زیادی روی هستند که هزینه را افزایش می دهد. همچنین ، آندها مستعد تشکیل دندریت ها-برآمدگی های بلوری فلز روی هستند که در حین شارژ بر روی آند رسوب می کنند که می تواند باعث اتصال کوتاه باتری شود. یونپه ژو ، یی کوئی و حسام الشریف تصور کردند که آیا واقعاً به آند روی نیاز است؟ با الهام از اکتشافات قبلی باتری های لیتیوم و فلز سدیم بدون آنود ، محققان تصمیم گرفتند باتری ای بسازند که در آن کاتد غنی از روی تنها منبع برای آبکاری روی روی جمع کننده جریان مس باشد.



یک باتری Znâ € MnO2 بدون آند. اعتبار: نانو نامه.

در باتری خود ، محققان از کاتد دی اکسید منگنز استفاده کردند که از قبل با یون روی ، محلول الکترولیت آبی تری فلوئورومتان سولفونات روی و یک جمع کننده جریان فویل مس استفاده کردند. در حین شارژ ، فلز روی روی فویل مسی روکش می شود و در حین تخلیه فلز از بین می رود و الکترون هایی که باتری را تغذیه می کنند آزاد می کند. برای جلوگیری از تشکیل دندریت ها ، محققان جمع کننده جریان مس را با لایه ای از نانودیسک های کربنی پوشانده اند. این لایه آبکاری روی یکنواخت را ترویج می کند ، در نتیجه از دندریت ها جلوگیری می کند و کارایی آبکاری و برش روی را افزایش می دهد. باتری راندمان بالا ، چگالی انرژی و ثبات را نشان می دهد و 62.8 درصد از ظرفیت ذخیره سازی خود را پس از 80 دور شارژ و تخلیه حفظ می کند. به گفته محققان ، طراحی باتری بدون آند مسیرهای جدیدی را برای استفاده از باتری های آبی مبتنی بر روی در سیستم های ذخیره انرژی باز می کند.

مرجع: "باتری بدون آند"-"MnO2 باتری" توسط یونپی زو ، یی کوئی و حسام الشعریف ، 20 ژانویه 2021 ، نامه های نانو.
DOI: 10.1021/acs.nanolett.0c04519

نویسندگان از بودجه دانشگاه علم و صنعت ملک عبدالله حمایت می کنند.