Hooggeconcentreerde waterige elektrolyten, bekend als water-in-zout elektrolyten, kan een alternatief zijn voor de organische oplosmiddelen die worden gebruikt in autobatterijen en andere elektrochemische apparaten. Ze hebben de voordelen van overvloed, lage kosten en niet-toxiciteit, volgens het overzichtsartikel "Water-in-zoutelektrolyten voor hoogspanningswaterige elektrochemische energieopslagapparaten, " gepubliceerd in het tijdschrift Huidige mening in elektrochemie door Vitor Leite Martins en Roberto Manuel Torresi, beiden zijn verbonden aan het Chemistry Institute (IQ-USP) van de Universiteit van São Paulo in Brazilië.

De studie werd uitgevoerd als onderdeel van Martins' postdoctoraal onderzoek onder supervisie van Torresi en onderdeel van het thematische project "Optimization of the physicochemical properties of nanogestructureerde materialen voor toepassingen in moleculaire herkenning, katalyse en energieconversie/opslag, " waarvoor Torresi hoofdonderzoeker is. Beide projecten worden ondersteund door FAPESP.

"De term 'water-in-zoutelektrolyten' verwijst naar oplossingen die een zeer hoge zoutconcentratie vormen in een zeer kleine hoeveelheid water. De hoeveelheid water is net voldoende om de ionen op te lossen om solvatatie te bevorderen. Het systeem bevat geen vrij water , in tegenstelling tot conventionele oplossingen, "Torsi vertelde Agência FAPESP.

Dit kan alleen als het op te lossen zoutmolecuul een groot anion en een klein kation bevat, legde Torresi uit. Een voorbeeld is LiTFSI, d.w.z., lithiumbis(trifluormethaansulfonyl)imide (CF ₃ DUS ₂ NLiSO ₂ CF ₃ ), overwegende dat NaCI, d.w.z., natriumchloride of keukenzout, heeft geen zin, omdat het een anion en kation van vergelijkbare grootte heeft.

"Omdat er geen gratis water in deze ultrageconcentreerde oplossing zit, elektrolytische splitsing van water in waterstof en zuurstof wordt veel moeilijker, dus de elektrochemische stabiliteit van de oplossing is zeer hoog ondanks het systeem dat water bevat, " hij zei.

Samengevat, dit innovatieve technologische voorstel op basis van een hoge zoutconcentratie in water biedt aanzienlijke voordelen ten opzichte van conventionele technologie waarbij zout wordt gebruikt dat is opgelost in organische verbindingen. Hoe dan ook, het technologische gebruik van water-in-zoutelektrolyten brengt ook uitdagingen met zich mee.

"De eerste is dat de oplossing weinig water bevat en zeer hygroscopisch is:het heeft de neiging om vocht uit de lucht op te nemen, en dit verandert het watergehalte. De tweede is dat ultrageconcentreerde waterige oplossingen zeer corrosief zijn, ' zei Torresi.

De neiging om omgevingsvocht te absorberen wordt gedeeld met organische oplosmiddelen en is een van de redenen waarom conventionele batterijen moeten worden afgeschermd, maar corrosiviteit is een groot nadeel:de organische oplosmiddelen die momenteel in lithiumbatterijen worden gebruikt, tasten de elektroden niet aan, de enige metalen onderdelen, in belangrijke mate.

Echter, volgens Torresi, dit nadeel mag niet worden overschat. "Corrosie was decennialang een groot probleem. Nu, we weten hoe we stroomafnemers moeten verfijnen, en met een paar aanpassingen, het zal niet moeilijk zijn om het corrosieprobleem in een toekomstige waterige batterij te overwinnen, " hij zei.