Baterai Air Yang Mengisi Ulang Lebih Cepat, Lebih Aman dan Lebih Murah

Anoda baru untuk baterai berair memungkinkan penggunaan air laut dengan biaya rendah, berlimpah sebagai elektrolit.

Baterai lithium-ion sangat penting untuk kehidupan modern, mulai dari mengisi daya laptop dan ponsel hingga permainan liburan baru tersebut. Tetapi ada risiko keamanan – baterai dapat terbakar.

Baterai berair berbahan zinc menghindari bahaya kebakaran dengan menggunakan elektrolit berbahan dasar air sebagai pengganti pelarut kimia konvensional. Namun, pertumbuhan dendrit yang tidak terkendali membatasi kemampuannya untuk memberikan kinerja tinggi dan umur panjang yang diperlukan untuk aplikasi praktis.

Sekarang para peneliti telah menunjukkannya Komunikasi Alam bahwa nano 3D baru dari seng-manganlega anoda mengatasi batasan, menghasilkan baterai berair yang stabil, berkinerja tinggi, bebas dendrit, menggunakan air laut sebagai elektrolit.

Xiaonan Shan, penulis koresponden untuk pekerjaan dan asisten profesor teknik listrik dan komputer di University of Houston, mengatakan penemuan itu menjanjikan untuk penyimpanan energi dan aplikasi lain, termasuk kendaraan listrik.

“Ini menyediakan baterai murah, berenergi tinggi, dan stabil,” katanya. “Mereka pasti berguna untuk baterai isi ulang yang andal.”

Baterai Berair

Kipas listrik (kiri atas) ditenagai oleh baterai seng yang diusulkan; profil bongkar / muat ZIB tipikal pada 0,5C (kanan atas); konfigurasi mikroskop in situ untuk membayangkan dinamika pengendapan seng (kiri bawah); dan perubahan morfologi yang disebabkan oleh pengendapan seng (kanan bawah). Kredit: Universitas Houston

Shan adalah UH Mahasiswa doktoral Guangxia Feng juga mengembangkannya in situ teknik visualisasi optik, yang memungkinkan mereka untuk secara langsung mengamati dinamika reaksi pada anoda secara real time. “Platform ini menawarkan kami kemampuan untuk langsung menggambarkan dinamika reaksi elektroda in situ,” kata Shan. “Informasi penting ini memberikan bukti langsung dan visualisasi dari kinetika reaksi dan membantu kami memahami fenomena yang mungkin tidak dapat diakses dengan mudah sebelumnya.”

Pengujian menentukan bahwa anoda nano paduan seng-mangan baru tetap stabil tanpa menurunkan selama 1.000 jam siklus pengisian / pengosongan di bawah kepadatan arus tinggi (80 mA / cm2).

Anoda adalah elektroda yang melepaskan arus dari baterai, sedangkan elektrolit adalah media di mana muatan ionik mengalir antara katoda dan anoda. Menggunakan air laut sebagai elektrolit daripada air yang sangat murni menawarkan cara lain untuk menurunkan biaya baterai.

Bahan anodik tradisional yang digunakan dalam baterai berair rentan terhadap dendrit, pertumbuhan kecil yang dapat menyebabkan baterai kehilangan daya. Shan dan rekannya mengusulkan dan mendemonstrasikan strategi untuk secara efektif meminimalkan dan menekan pembentukan dendrit dalam sistem air dengan mengendalikan termodinamika reaksi permukaan dengan paduan seng dan kinetika reaksi dari struktur tiga dimensi.

Shan berkata para peneliti masuk UH dan University of Central Florida saat ini sedang menyelidiki paduan logam lainnya, selain paduan seng-mangan.

Referensi: “Baterai berair berbasis air laut yang stabil, berkinerja tinggi, bebas dendrit” oleh Huajun Tian, ​​Zhao Li, Guangxia Feng, Zhenzhong Yang, David Fox, Maoyu Wang, Hua Zhou, Lei Zhai, Akihiro Kushima, Yingge Du, Zhenxing Feng, Xiaonan Shan dan Yang Yang, 11 Januari 2021, Komunikasi Alam.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20334-6

Selain Shan dan Feng, peneliti proyek ini termasuk Huajun Tian, ​​Zhao Li, David Fox, Lei Zhai, Akihiro Kushima dan penulis koresponden bersama Yang Yang, semuanya dengan University of Central Florida; Zhenzhong Yang dan Yingge Du, keduanya bekerja di Laboratorium Nasional Barat Laut Pasifik; Maoyu Wang dan penulis koresponden Zhenxing Feng, keduanya dari Oregon State University; dan Hua Zhou dengan Laboratorium Nasional Argonne.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Teori konspirasi memengaruhi perilaku kita – bahkan jika kita tidak mempercayainya!

Paling tidak karena COVID-19 pandemi, teori konspirasi lebih relevan dari sebelumnya. Mereka diberitakan dan didiskusikan di hampir semua media dan komunikasi. Tapi...

“Doodle Ringan” Nyata dalam Waktu Nyata

Para peneliti di Tokyo Metropolitan University telah merancang dan menerapkan algoritme yang disederhanakan untuk mengubah garis yang digambar secara bebas menjadi hologram pada CPU...

Teleskop Webb NASA menyertakan tabir surya seukuran lapangan tenis untuk perjalanan jutaan kilometer

Kedua wajah tabir surya James Webb Space Telescope dinaikkan secara vertikal untuk mempersiapkan pelipatan lapisan tabir surya. Kredit: NASA / Chris Gunn Insinyur bekerja...

Mineralogi Hangat Global Mengelola Pusat Perlindungan Kehidupan Batin

Tim lapangan DeMMO dari kiri ke kanan: Lily Momper, Brittany Kruger, dan Caitlin Casar mengambil sampel air yang meledak dari toilet DeMMO. Pendanaan:...

Genom manusia modern tertua, direkonstruksi menggunakan DNA tengkorak berusia 45 tahun

Tengkorak dari Gua Zlatyk dekat Praha ini adalah milik orang modern paling awal yang diketahui di Eropa. Penulis: Marek Jantach Tengkorak fosil seorang wanita...

Newsletter

Subscribe to stay updated.