Højkoncentrerede vandige elektrolytter kunne erstatte opløsningsmidler, der bruges i batterier

Højkoncentrerede vandige elektrolytter, kendt som vand-i-salt elektrolytter, kunne være et alternativ til de organiske opløsningsmidler, der bruges i bilbatterier og andre elektrokemiske enheder. De har fordelene ved overflod, lave omkostninger og ikke-toksicitet, ifølge oversigtsartiklen "Vand-i-salt elektrolytter til højspændingsvandige elektrokemiske energilagringsenheder, " offentliggjort i tidsskriftet Aktuel mening i elektrokemi af Vitor Leite Martins og Roberto Manuel Torresi, som begge er tilknyttet University of São Paulo's Chemistry Institute (IQ-USP) i Brasilien.

Undersøgelsen blev udført som en del af Martins' postdoktorale forskning overvåget af Torresi og en del af det tematiske projekt "Optimering af de fysisk-kemiske egenskaber af nanostrukturerede materialer til anvendelser i molekylær genkendelse, katalyse og energiomdannelse/lagring, " som Torresi er hovedefterforsker for. Begge projekter er støttet af FAPESP.

"Begrebet 'vand-i-salt elektrolytter' refererer til opløsninger, der udgør en meget høj koncentration af salt i en meget lille mængde vand. Mængden af ​​vand er netop tilstrækkelig til at opløse ionerne for at fremme solvatisering. Systemet indeholder intet frit vand. , i modsætning til konventionelle løsninger, " fortalte Torresi Agência FAPESP.

Dette er kun muligt, hvis saltmolekylet, der skal opløses, omfatter en stor anion og en lille kation, forklarede Torresi. Et eksempel er LiTFSI, dvs. lithium-bis(trifluormethansulfonyl)imid (CF ₃ SÅ ₂ NLiSO ₂ CF ₃ ), hvorimod NaCI, dvs. natriumchlorid eller bordsalt, nytter ikke, da den har en anion og kation af lignende størrelser.

"Fordi der ikke er frit vand i denne ultrakoncentrerede opløsning, elektrolytisk spaltning af vand til brint og ilt bliver langt vanskeligere, så den elektrokemiske stabilitet af opløsningen er meget høj på trods af, at systemet indeholder vand, " han sagde.

Sammenfattende, dette innovative teknologiske forslag baseret på en høj koncentration af salt i vand giver betydelige fordele i forhold til konventionel teknologi, der anvender salt opløst i organiske forbindelser. Alligevel, den teknologiske brug af vand-i-salt elektrolytter giver også udfordringer.

"Den første er, at opløsningen indeholder lidt vand og er meget hygroskopisk:den har en tendens til at absorbere fugt fra luften, og dette ændrer dens vandindhold. Den anden er, at ultrakoncentrerede vandige opløsninger er stærkt ætsende, " sagde Torresi.

Tilbøjeligheden til at absorbere omgivende fugt deles med organiske opløsningsmidler og er en af ​​grundene til, at konventionelle batterier skal afskærmes, men korrosivitet er en stor ulempe:de organiske opløsningsmidler, der i øjeblikket bruges i lithiumbatterier, angriber ikke elektroderne, de eneste metalliske komponenter, i væsentligt omfang.

Imidlertid, ifølge Torresi, denne ulempe bør ikke overvurderes. "Korrosion var et stort problem i årtier. Nu, vi ved, hvordan man forfiner strømsamlere, og med nogle få tilpasninger, det vil ikke være svært at overvinde problemet med korrosion i et fremtidigt vandigt batteri, " han sagde.