Magnetisk styret batteri kan lagre energi til elnet

(Phys.org) —Forskere har bygget et batteri, der indeholder en magnetisk væske, der kan bevæges i enhver retning ved at anvende et magnetfelt. Det magnetisk styrede batterikoncept kan især være nyttigt til flowbatterier, hvor det kunne eliminere behovet for de pumper, der typisk er nødvendige for at flytte elektrolytten fra en ekstern lagertank til indersiden af ​​en power stack for at levere elektricitet. Flowbatterier forskes aktivt som store energilagringsenheder til elnet, hvor de kunne lagre energi fanget af intermitterende alternative energikilder som vind og sol.

Forskerne, ledet af Yi Cui, Professor ved Stanford University, har udgivet et papir om det nye magnetisk styrede batteri i en nylig udgave af Nano bogstaver .

"Den største betydning af vores arbejde ligger i den innovative idé om at bruge et magnetfelt til at styre og forbedre masse- og elektrontransport i et batterisystem, "hovedforfatter Weiyang Li, tidligere ved Stanford University og nu på Dartmouth College, fortalt Phys.org .

Nøglen til det nye batteridesign er sammensætningen af ​​katolytten (delen af ​​elektrolytten nær katoden), som indeholder lithiumpolysulfid blandet med magnetiske jernoxid -nanopartikler. Ved at anvende et magnetfelt, forskerne kunne trække nanopartikelkolloiderne i en ønsket retning, og på grund af stærk binding mellem jernoxid -nanopartiklerne og lithiumpolysulfidet, lithiumpolysulfidet kunne trækkes sammen med de magnetiske partikler. Dette skaber en bifasisk magnetisk løsning, med en høj koncentration af polysulfid på den ene side af beholderen og en lav koncentration på den anden.

Magnetisk bevægelse af de elektrokemisk aktive materialer i elektrolytten på denne måde ville være meget nyttig for strømbatterier, fordi målet i disse batterier er at flytte de aktive molekyler, så de er i tæt kontakt med en strømsamler. Dette gør det muligt at bruge et større antal af de aktive materialer, hvilket resulterer i en højere energitæthed for batteriet.

Test viste, at den nye magnetiske væske, der indeholder jernoxid -nanopartiklerne, fører til forbedringer på flere områder i forhold til en elektrolyt uden nanopartikler, inklusive en højere kapacitet (350 mAh/g vs. 126 mAh/g), hvilket svarer til en høj volumetrisk energitæthed på 66 Wh/L, samt bedre kapacitetsopbevaring og effektivitet. Forskerne tilskriver disse forbedringer magnetfeltets evne til at transportere flere polysulfidmolekyler og minimere den uønskede "shuttle -effekt" - som opstår, når polysulfidmolekylerne skifter til anoden - fordi de magnetiske nanopartikler kan forankre polysulfidmolekylerne ved katoden.

I fremtiden, hvis konceptet med magnetfeltkontrol kunne erstatte behovet for pumper i strømbatterier, det ville eliminere parasitiske pumpetab, hvilket igen kunne øge effektiviteten betydeligt og sænke omkostningerne ved disse energilagringssystemer.

"Vores idé kan potentielt anvendes på en lang række flowbatterisystemer, ikke kun begrænset til litiumpolysulfidbatteriet i vores papir, "Sagde Cui." Vi planlægger at udvide vores idé til andre energilagringssystemer til elektriske net, bærbar elektronik, og transport, såvel."

© 2015 Phys.org