摘要: 电池是现代生活的一部分,从笔记本电脑,电话和机器人吸尘器到助听器,起搏器,甚至是电动汽车,这些电池都为电池供电。但是这些电池可能会带来安全和环境风险。
电池是现代生活的一部分,从笔记本电脑,电话和机器人吸尘器到助听器,起搏器,甚至是电动汽车,这些电池都为电池供电。但是这些电池可能会带来安全和环境风险。
在最近发表在《Cell Reports Physical Science》上的一项研究中,德克萨斯A&M大学的研究人员研究了另一种电池的组成部分-一种无金属的水基电池-这将减少标准电池的易燃性并减少电池数量。生产中使用的金属元素。
大多数电池都是锂离子电池,并且包含锂和钴,这是全球战略元素,这意味着它们仅位于某些国家/地区,对全球经济和美国电池制造至关重要。
德州农工大学Artie McFerrin化学工程系教授兼艾仕得涂料系统主席Jodie Lutkenhaus博士说:“这项工作使无金属水性电池的未来设计成为可能。” “通过不含金属,我们可以满足全球对电池中所用战略金属的紧迫需求,而通过使用水性材料,我们可以用水代替易燃的挥发性电解质。”
使用一种非常敏感的测量技术,即电化学石英晶体微天平,具有耗散监测功能,研究人员能够确定电极充放电时电子,离子和水如何转移。
她说:“有了这些信息,我们证明增强的电极与水的相互作用可以改善储能性能。”
能量存储容量低于传统的锂离子电池,但这为将来更可持续和更不易挥发的电池铺平了道路。
这项研究尚处于初期阶段,在现实世界中有各种应用的机会。一种特定的潜力是用于医疗设备的可植入电池。
卢肯豪斯(Lutkenhaus)的兴趣始于她了解到由于电池制造量增加而对诸如锂和钴等战略元素造成的压力。
她说:“通过使用完全不同的材料(例如我们在这里使用的聚合物),我们可以完全去除图片中的金属。” “这项工作我最喜欢的方面是我们能够深刻表征与该氧化还原聚合物有关的分子转运过程的能力。仅在最近几年中,我们才能够在这种时间和规模上解决这种影响。”
对于未来,Lutkenhaus说,他们将需要确定更多与设计兼容的聚合物。
她说:“我们拥有这样的一种,我们可以生产出一种高性能的全电池以供实际使用。”
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