En elektrolytdesignstrategi til fremstilling af divalente metalbatterier

Et team af forskere, der arbejder ved University of Maryland, har udviklet en elektrolytdesignstrategi til fremstilling af divalente metalbatterier. I deres papir offentliggjort i tidsskriftet Videnskab , gruppen beskriver løsningen af ​​problemer forbundet med divalente genopladelige metalbatterier og den strategi, de udviklede for at overvinde dem. Pengjian Zuo og Geping Yin med Harbin Institute of Technology skitserer problemer med udviklingen af ​​divalente metalbatterier og beskriver arbejdet udført af Maryland-teamet i et papir offentliggjort i samme tidsskriftsudgave.

Atomerne af divalente metaller kan kombineres med dobbelte hydrogenatomer. Nogle af de mest kendte er calcium og magnesium - to metaller, der er langt mere rigelige og let tilgængelige end lithium, som er almindeligt brugt i batterier. Så forskere har ledt efter en måde at bruge dem i genopladelige batterier. Lave arbejdsspændinger og mindre end ønsket cykelydelse er forhindringer på grund af manglen på en elektrolyt, der ikke danner lag på anoden. Der har også været problemer med metalmigrering ind i katoden. I denne nye indsats, forskerne har udviklet en designstrategi, der overvinder disse problemer for magnesium.

Strategien involverede brugen af ​​et alsidigt elektrolytdesign, hvor chelateringsmidler interagerer med kationer, hvilket forbedrede reversibiliteten af ​​batteriet og dets ladningsoverførselskinetik. Forskerne bemærkede, at magnesiums opløsningsmiddelgrænseflade generelt er stabil sammenlignet med lithium. Det fik dem til at lede efter og finde en gruppe methoxyethylamin-chelanter, der har tendens til at fremme ladningsoverførsel uden bivirkninger, da liganderne binder sig til atomerne i metallet flere steder. Ved test, batterierne ved hjælp af chelateringsmidler, var i stand til at stabilisere, reversibel cyklus af både RCB- og RMB-celler, og de havde både høj tæthed og høj effektivitet også. Forskerne foreslår, at deres arbejde giver en designstrategi for at bruge divalente metaller til at gøre brugbare, genopladelige batterier.

© 2021 Science X Network