Eine neuartige, völlig solide, wiederaufladbare Luftbatterie
von Staff Writers
Tokyo, Nippon (SPX), 12. Rosenmonat 2023
Laut einer aktuellen Studie, die am 2. Mai 2023 in dieser internationalen Erteilung dieser Angewandten Chemie veröffentlicht wurde, nach sich ziehen japanische Wissenschaftler eine einzigartige, vollwertig feste, wiederaufladbare Luftbatterie entwickelt. Solche neuartige Batterie geht wenige dieser Schlüsselprobleme an, die herkömmliche Flüssigelektrolytbatterien aufwerfen, und könnte Rechtsbehelf schaffen den Weg z. Hd. eine neue Zeitalter sichererer und effizienterer Stromspeichergeräte ebnen.
Traditionell nutzen Batterien Metalle qua aktive Materialien z. Hd. negative Elektroden. Eine wachsende Zahl neuerer Forschungen hat jedoch die Wirksamkeit redoxaktiver organischer Moleküle, wie z. B. Moleküle uff Chinon- und Aminbasis, in dieser Rolle negativer Elektroden in wiederaufladbaren Metall-Luft-Batterien mit sauerstoffreduzierenden positiven Elektroden gezeigt. Solche Batterien nach sich ziehen eine bemerkenswerte Leistung gezeigt und nahezu maximale Kapazitätsniveaus erreicht.
Die Verwendung redoxaktiver organischer Moleküle in wiederaufladbaren Luftbatterien wurde qua Möglichkeit identifiziert, wenige dieser mit metallbasierten Batterien verbundenen Nachteile abzumildern, einschließlich dieser Entstehung von Strukturen, die qua „Dendriten“ veröffentlicht sind und die Batterieleistung behindern und negative Auswirkungen nach sich ziehen können ökologischer Fußabdruck.
Die von Professor Kenji Miyatake von dieser Waseda-Universität und dieser Universität Yamanashi geleitete und von Professor Kenichi Oyaizu von dieser Waseda-Universität mitverfasste Studie geht noch zusammenführen Schrittgeschwindigkeit weiter. Dies Team entwickelte eine wiederaufladbare Festkörper-Luftbatterie (SSAB), die die problematischen flüssigen Elektrolyte ersetzt.
Die Forscher kategorisch sich z. Hd. die Verwendung einer Chemikalie namens 2,5-Dihydroxy-1,4-benzochinon (DHBQ) und seines Polymers Poly(2,5-dihydroxy-1,4-benzochinon-3,6-methylen) (PDBM) qua Wirkstoff Materialien z. Hd. die negative Elektrode aufgrund ihrer zuverlässigen und reversiblen Redoxreaktionen unter sauren Bedingungen. Denn Festelektrolyt wurde ein protonenleitendes Polymer namens Nafion verwendet. „Nachdem meinem besten Wissen wurden bisher keine Luftbatterien entwickelt, die uff organischen Elektroden und festem Polymerelektrolyten basieren“, erklärte Miyatake.
Anschließend wurde dieser neu entwickelte SSAB gründlich uff seine Lade-Entlade-Leistung, seine Geschwindigkeitseigenschaften und seine Zyklenfähigkeit getestet. Die Forscher fanden hervor, dass dieser SSAB im Spannungsfeld zu herkömmlichen Luftbatterien, die eine metallische negative Elektrode und zusammenführen organischen flüssigen Elektrolyten verwenden, von dieser Vorliegen von Wasser und Sauerstoffgas unbeeindruckt bleibt.
Darüber hinaus führte dieser Substitution des redoxaktiven Moleküls DHBQ durch sein polymeres Parallele PDBM zu einer verbesserten negativen Elektrode. Infolgedessen hatte dieser SSAB-PDBM eine offensichtlich höhere Entladungskapazität pro Gramm qua dieser SSAB-DHBQ, mit 176,1 mAh im Vergleich zu 29,7 mAh im Rahmen einer konstanten Stromdichte von 1 mAcm-2.
Dies Forschungsteam berichtete außerdem, dass die Coulomb-Energieeffizienz von SSAB-PDBM im Rahmen einer Temperatur von 4 °Kohlenstoff 84 % betrug und im Rahmen einer Temperatur von 101 °Kohlenstoff zeitweise uff 66 % abnahm. Die Entladekapazität von SSAB-PDBM verringerte sich nachher 30 Zyklen uff 44 %, den Forschern gelang es jedoch, sie offensichtlich uff 78 % zu steigern, während sie den protonenleitenden Polymeranteil dieser negativen Elektrode erhöhten. Dies wurde durch elektronenmikroskopische Bilder bestätigt, die eine verbesserte Leistung und Haltbarkeit dieser PDBM-basierten Elektrode durch die Zugabe von Nafion zeigten.
Solche bahnbrechende Studie zeigt zusammenführen vielversprechenden Weg zu weiteren technologischen Fortschritten im Gebiet dieser Energiespeicherung uff. Durch die Komposition redoxaktiver organischer Moleküle, eines protonenleitenden Polymers und einer sauerstoffreduzierenden positiven Elektrode vom Diffusionstyp konnten die Forscher triumphierend zusammenführen SSAB betreiben. „Solche Technologie kann die Akkulaufzeit dicker Teppich elektronischer Geräte wie Smartphones verlängern und letztendlich zur Verwirklichung einer kohlenstofffreien Gruppe hinzufügen“, schlussfolgerte Miyatake.
Forschungsbericht: Wiederaufladbare Sphäre-Solid-State-Luftbatterien mit Dihydroxybenzochinon und seinem Polymer qua negative Elektrode
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