研究人员制定了更好的多价电池路线图


来源:   时间:2020-07-30 16:42:33


锂离子电池以其高能量密度而闻名,从移动电话到便携式计算机和电动汽车,但随着对网格规模的能量存储和其他应用的需求变得越来越紧迫,研究人员寻求了更便宜,更易获得的替代品锂。

使用更丰富的多价金属的电池可能会彻底改变能量存储。研究人员回顾了多价金属离子电池研究的现状,并为《自然能源》的未来工作提供了路线图。他们报告说,使用镁,钙,锌和铝的顶级候选人都具有广阔的前景,但挑战巨大。满足实际需求。

休斯敦大学库伦工程学院电气与计算机工程副教授,《华盛顿大学物理学报》的共同作者,美国俄亥俄州卡伦工程学院副教授Yan Yao表示:“在这次审查中,我们阐明了多价金属基电池的关键优势以及常见的误解。”纸。“在越来越高的能量密度目标中,多价金属离子电池被视为大规模储能的替代解决方案,而不是锂基电池的直接竞争对手。”

研究人员还检查了金属阳极的生长行为。虽然镁是一种很有前途的材料,但姚明说,必须注意,不能保证以无枝晶的形态普遍镀覆镁。他说:“只有在没有副反应,活性金属表面没有钝化,镀镁的库仑效率接近于统一的选定电解质溶液中才这样做。”

姚亦是美国德克萨斯大学超导电性中心(TcSUH)的首席研究员。

UH电气与计算机工程系的研究助理教授,第一作者之一Yanliang“ Leonard” Liang说,该论文对现有阴极材料的评论也提供了新的见解。他说:“我们还讨论了使真正的多价金属离子基储能材料具有竞争性能的设计策略。”

研究人员的要点包括:

对锂的可获得性和成本的担忧促使人们对替代电池技术产生了兴趣,这些替代电池技术使用了更丰富的元素,具有更高的能量密度和更高的安全性。主要候选物质包括镁,钙,锌和铝,它们全部被称为多价金属或具有多个价电子的金属

这些多价金属离子电池在工作原理上与锂离子电池有很多相似之处,这表明它们可以被工业迅速采用。

以前对这些电池的预期能量密度的评估通常只考虑多价金属阳极-只是电池中两个电极之一,这往往会得出令人误解的结论。研究人员基于阳极和阴极对能量密度进行了重新评估,旨在将这些电池更好地定位在储能领域

直接将金属用作阳极是保证这些电池安全性和能量密度的重要方面,但是围绕这些阳极的生存能力存在不确定性

电解质溶液和对相关界面现象的理解正在改善,但仍远未建立

寻找优质的阴极材料需要传统电池研究中不常见的考虑因素。多价电池阴极的离子存储机理要比锂离子阴极复杂得多。

结果,对阴极化学的误解在文献中广为流传

研究人员还发布了一系列建议,以确保未来的研究直接针对改进电池,包括:

更好地了解金属阳极的生长行为,这是实现所谓的锂离子电池安全性承诺的关键步骤

正确评估金属阳极与电解质溶液的相容性以及保护涂层的有效性的实践

正确解释阴极离子存储机理的程序和技术

设计更好的阴极材料的方法

一张表格比较了最先进的组件-金属阳极,电解质和阴极材料-用于基于每种可能取代锂的多价金属元素的电池,发现尽管其中一些比其他元素相距甚远,但没有一个这些选项已准备好商业化。

姚的研究小组专注于镁和其他多价金属电池的材料化学和设计。他已在顶级期刊上广泛发表。

  版权及免责声明:凡本网所属版权作品,转载时须获得授权并注明来源“环球光伏网”,违者本网将保留追究其相关法律责任的权力。凡转载文章,不代表本网观点和立场。

延伸阅读

最新文章

474家!潍坊市第二批关闭退出化工生产企业确认名单 474家!潍坊市第二批关闭退出化工生产企业确认名单

精彩推荐

产业新闻

起诉苹果公司专利侵权,中国法院给出判决,除了赔偿将面临禁售! 起诉苹果公司专利侵权,中国法院给出判决,除了赔偿将面临禁售!

热门推荐