16:52 2022-05-20
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Inginerii evaluează factorii care afectează performanța bateriei la temperaturi scăzute
_ Inginerii evaluează factorii care afectează performanța bateriei la temperaturi scăzute
Depozitarea energiei cu tehnologii de baterii reîncărcabile alimentează stilurile noastre de viață digitale și sprijină integrarea energiei regenerabile în rețeaua electrică. Cu toate acestea, funcționarea bateriei în condiții de frig este o provocare continuă, motivând cercetătorii să îmbunătățească performanța bateriilor la temperaturi scăzute. Bateriile apoase (într-o soluție lichidă) se descurcă mai bine decât bateriile neapoase în ceea ce privește capacitatea de rată (o măsură a energiei descărcate pe unitatea de timp) la temperaturi scăzute.
Noi cercetări de la inginerii de la Universitatea din China. din Hong Kong, publicat pe 17 aprilie în Nano Research Energy, propune elemente de design optime ale electroliților apoși pentru utilizare în bateriile apoase la temperatură joasă. Cercetarea analizează proprietățile fizico-chimice ale electroliților apoși pe baza mai multor parametri: diagrame de fază, viteze de difuzie a ionilor și cinetica reacțiilor redox.
Principalele provocări pentru bateriile apoase la temperatură joasă sunt că electroliții îngheață, ionii difuzează lent, iar cinetica redox (procesele de transfer de electroni) este, în consecință, lentă. Acești parametri sunt strâns legați de proprietățile fizico-chimice ale electroliților apoși la temperatură joasă utilizați în baterii.
Pentru a îmbunătăți performanța bateriei în condiții de frig, prin urmare, este nevoie de înțelegerea modului în care electroliții răspund la frig (de la –50 oC la – 95 oC). Autorul studiului și profesorul asociat, Yi-Chun Lu, spune că „pentru a obține baterii apoase de înaltă performanță la temperatură joasă (LT-AB), este important să se investigheze proprietățile fizico-chimice dependente de temperatură ale electroliților apoși pentru a ghida proiectarea electroliților aposi la temperatură joasă (LT). -AE)."
Evaluarea electroliților apos
Cercetătorii au comparat diverse LT-AE utilizate în tehnologiile de stocare a energiei, inclusiv baterii apoase Li+/Na+/K+/H+/Zn2+, supercondensatori. , și baterii de flux. Studiul a colectat informații din multe alte rapoarte privind performanța diverselor LT-AE, de exemplu un electrolit hidrogel antiîngheț pentru o baterie apoasă Zn/MnO2; și un electrolit hibrid pe bază de etilenglicol (EG)-H2O pentru o baterie metalică Zn.
Studiul a examinat sistematic diagramele de fază de echilibru și de neechilibru pentru aceste LT-AE raportate pentru a înțelege mecanismele lor antiîngheț. Diagramele de fază au arătat modul în care faza electrolitului se modifică în funcție de schimbările de temperatură. Studiul a examinat, de asemenea, conductivitatea în LT-AE-uri în ceea ce privește temperatură, concentrațiile de electroliți și purtătorii de sarcină.
Autorul studiului Lu a prezis că „electroliții apoși antigel ideali nu ar trebui să prezinte doar o temperatură scăzută de îngheț Tm, ci și să aibă o putere puternică. capacitatea de suprarăcire”, adică mediul electrolitic lichid ar trebui să rămână lichid chiar și sub temperatura de îngheț, permițând astfel transportul ionilor la temperatură ultra-scăzută.
Autorii studiului au descoperit că, într-adevăr, LT-AE-urile care permit bateriilor să funcționează la temperaturi ultra-scăzute demonstrează în cea mai mare parte puncte de îngheț scăzute și abilități puternice de suprarăcire. În plus, Lu propune că „capacitatea puternică de suprarăcire poate fi realizată prin îmbunătățirea timpului minim de cristalizare τ și creșterea valorii raportului dintre temperatura de tranziție sticloasă și temperatura de îngheț (Tg/Tm) a electroliților.”
Încărcarea. conductivitatea LT-AE-urilor raportate pentru utilizarea în baterii ar putea fi îmbunătățită prin scăderea cantității de energie necesară pentru ca transferul de ioni să aibă loc, ajustarea concentrației de electroliți și alegerea anumitor purtători de sarcină care promovează ratele rapide de reacție redox. Lu spune că „scăderea energiei de activare a difuziei, optimizarea concentrației de electroliți, alegerea purtătorilor de sarcină cu rază hidratată scăzută și proiectarea mecanismelor de difuzie concertate ar fi strategii eficiente pentru a îmbunătăți conductivitatea ionică a LT-AE”.
În viitor, autorii speră să studieze în continuare proprietățile fizico-chimice ale electroliților care contribuie la îmbunătățirea performanței bateriei apoase la temperaturi scăzute. „Am dori să dezvoltăm baterii apoase de înaltă performanță la temperatură joasă (LT-AB) prin proiectarea de electroliți apoși care posedă temperatură scăzută de îngheț, capacitate puternică de suprarăcire, conductivitate ionică ridicată și cinetică redox interfacială rapidă”, spune Lu.
Comentarii:
Adauga Comentariu