Een team van onderzoekers van de Universiteit van Maryland heeft een elektrolytontwerpstrategie ontwikkeld voor het maken van batterijen van tweewaardig metaal. In hun artikel gepubliceerd in het tijdschrift Wetenschap , de groep beschrijft het oplossen van problemen in verband met tweewaardige oplaadbare metaalbatterijen en de strategie die ze hebben ontwikkeld om deze te overwinnen. Pengjian Zuo en Geping Yin van het Harbin Institute of Technology schetsen problemen met de ontwikkeling van batterijen van tweewaardig metaal en beschrijven het werk van het Maryland-team in een paper gepubliceerd in hetzelfde tijdschriftnummer.

De atomen van tweewaardige metalen kunnen worden gecombineerd met dubbele waterstofatomen. Enkele van de meest bekende zijn calcium en magnesium - twee metalen die veel overvloediger en gemakkelijker toegankelijk zijn dan lithium, die vaak wordt gebruikt in batterijen. Daarom zochten onderzoekers naar een manier om ze in oplaadbare batterijen te gebruiken. Lage werkspanningen en minder dan gewenste fietsprestaties zijn obstakels vanwege het ontbreken van een elektrolyt dat geen lagen op de anode vormt. Er zijn ook problemen geweest met metaalmigratie naar de kathode. In deze nieuwe poging de onderzoekers hebben een ontwerpstrategie ontwikkeld die deze problemen voor magnesium overwint.

De strategie omvatte het gebruik van een veelzijdig elektrolytontwerp waarin chelaatvormers interageren met kationen, die de omkeerbaarheid van de batterij en de kinetiek van ladingsoverdracht verbeterde. De onderzoekers merkten op dat de oplosmiddelinterface van magnesium over het algemeen stabiel is in vergelijking met lithium. Dat leidde ertoe dat ze op zoek gingen naar een groep methoxyethylamine-chelanten die de neiging hebben om ladingsoverdracht te bevorderen zonder nevenreacties, omdat de liganden zich op meerdere locaties aan de atomen in het metaal hechten. Bij het testen, de batterijen met behulp van de chelanten, stabiel waren, omkeerbare cycli van zowel RCB- als RMB-cellen, en ze hadden ook zowel een hoge dichtheid als een hoog rendement. De onderzoekers suggereren dat hun werk een ontwerpstrategie biedt voor het gebruik van tweewaardige metalen om werkbare, oplaadbare batterijen.

© 2021 Science X Network