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研究人員利用一個參數就可挑選出合適電解質 促進金屬空氣電池研發

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時間:1900/1/1 0:00:00

Roma

(圖片來源:華盛頓大學)據國外媒體報道,金屬空氣電池因其優異的重量和能量密度,一直被認為是鋰離子電池的“接班人”。金屬空氣電池有可能使電動汽車的續航里程達到1000英里或更高。鉀空氣電池是堿金屬空氣電池家族中很有前途的新成員。理論上,它的重量和能量密度是鋰離子電池的三倍以上。鉀空氣電池設計的關鍵挑戰之一是選擇合適的電解質,它可以促進電池陽極和陰極之間的粒子轉移,從而提供電能。一般來說,在選擇電解質時,會采用基于經驗規則的試錯法,這種試錯法與幾種電解質的特性有關,然后會對幾種候選電解質進行詳細(且耗時)的測試,以確定它們是否達到了預期的性能。來自華盛頓大學(圣路易斯)的研究人員在Vijay Ramani的帶領下,通過一個簡單易測的參數演示了如何為堿金屬空氣電池選擇電解質。維賈伊·拉馬尼是一個環境&;能源杰出教授Roma B .和Raymond H. Wittcoff。Ramani的團隊研究了電解質中鹽和溶劑之間的基本相互作用,并展示了這種相互作用如何影響電池的整體性能。他們開發了一個新的參數,即“電化學”Tiller模量(一個衡量電極表面離子傳輸和反應難易程度的指標)。此外,本研究還首次應用諾貝爾獎獲得者Marcus-Hush的電子轉移理論,研究電解質中離子的運動及其反應對電極表面的影響。隨著溶劑復合能的增加,分蘗模量呈指數下降。重組能是校正溶劑化球體所需能量的量度。因此,可以使用溶劑復合能來為高性能金屬-空氣電池選擇合適的電解質,而無需其他試錯工作。Ramani團隊的研究科學家Shrihari Sankarasubramanian表示:“起初,我們試圖更好地了解電解質對金屬-空氣電池系統中氧化還原反應的影響,最終展示了離子如何在電解質中擴散以及這類離子如何在電極表面發生反應,而這些信息與打破溶解離子周圍的溶劑化殼所需的能量有關。用一個參數描述溶劑化能與離子輸運和表面反應動力學的關系是一個突破,使我們能夠合理地開發新的高性能金屬空氣電池電解質。”Roma

(圖片來源:華盛頓大學)據國外媒體報道,金屬空氣電池因其優異的重量和能量密度,一直被認為是鋰離子電池的“接班人”。金屬空氣電池有可能使電動汽車的續航里程達到1000英里或更高。鉀空氣電池是堿金屬空氣電池家族中很有前途的新成員。理論上,它的重量和能量密度是鋰離子電池的三倍以上。鉀空氣電池設計的關鍵挑戰之一是選擇合適的電解質,它可以促進電池陽極和陰極之間的粒子轉移,從而提供電能。一般來說,在選擇電解質時,會采用基于經驗規則的試錯法,這種試錯法與幾種電解質的特性有關,然后會對幾種候選電解質進行詳細(且耗時)的測試,以確定它們是否達到了預期的性能。來自華盛頓大學(圣路易斯)的研究人員在Vijay Ramani的帶領下,通過一個簡單易測的參數演示了如何為堿金屬空氣電池選擇電解質。維賈伊·拉馬尼是一個環境&;能源杰出教授Roma B .和Raymond H. Wittcoff。Ramani的團隊研究了電解質中鹽和溶劑之間的基本相互作用,并展示了這種相互作用如何影響電池的整體性能。他們開發了一個新的參數,即“電化學”Tiller模量(一個衡量電極表面離子傳輸和反應難易程度的指標)。此外,本研究還首次應用諾貝爾獎獲得者Marcus-Hush的電子轉移理論,研究電解質中離子的運動及其反應對電極表面的影響。隨著溶劑復合能的增加,分蘗模量呈指數下降。重組能是校正溶劑化球體所需能量的量度。因此,可以使用溶劑復合能來為高性能金屬-空氣電池選擇合適的電解質,而無需其他試錯工作。Ramani團隊的研究科學家Shrihari Sankarasubramanian表示:“起初,我們試圖更好地了解電解質對金屬-空氣電池系統中氧化還原反應的影響,最終展示了離子如何在電解質中擴散以及這類離子如何在電極表面發生反應,而這些信息與打破溶解離子周圍的溶劑化殼所需的能量有關。用一個參數描述溶劑化能與離子輸運和表面反應動力學的關系是一個突破,使我們能夠合理地開發新的高性能金屬空氣電池電解質。”

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