高级材料界面键更安全,更持久的能量存储

更持久的储能材料

前瞻性审查鼓励科学家研究电极 - 离子液体耦合,这在发育更安全,更稳定和有效的能量存储装置时发生在电极和电解质的界面处。信誉:萧杭王/德雷塞尔大学

科学家寻求方法改善电池持有收费的能力较长,采用安全,稳定,高效的先进材料,已经确定了材料本身只是部分解决方案。

事实上,在电池材料的界面上的研究以及增加了工作过程的知识,释放所需的知识激增,以便更快地满足对电动的更持久的便携式电子设备,电动车辆和静止能量存储的需求网格。

“如果我们需要更好的能量存储,我们需要更好地了解电解质和电池或超级电容器材料之间的界面会发生什么,”Drexel大学的Yury Gogotsi表示,前瞻性审查文件发表的前瞻性审查文件自然评论材料

Drexel是一个合作伙伴大学的流体接口反应,结构和运输,或者是位于橡树岭国家实验室的能源前沿研究中心,由能源部资助。

在过去的11年里,一群科学家们专注于电化学研究一直在研究储能材料的界面。“这是关键 - 这是在能量存储中发生的地方,”Gogotsi说。“基本上,这是能量存储的前沿。”

电子市场由锂离子电池和超级电容器主导。它们用于多个消费者和工业应用,需要电化学能量储存,或者EES,器件,因为它们被称为在各种环境中安全有效地操作,特别是在高或低温下。

电解质是EES器件中的必需组分。它是在正极和负电极之间传输离子的导电桥。发生此过程的良好决定了设备的性能 - 电池充电的速度以及在放电时可以提供多少电量。电解质的不需要的变化也会影响电池在电池变得效率较低之前遇到的电荷循环次数。

根据审查纸,离子液体显示为常规有机电解质的安全替代品。已知离子液体或ILS是稳定且不易燃的并且倾向于蒸发。它们可能潜行最多六伏,提供更高能量密度的可能性。(标准家用电池约为1.5伏,锂离子电池为3至3.5伏。)

然而,ILS与新开发的材料的相互作用并不了解。改进电极的研究记录了更快的费用时间,但这些电池使用常规电解质。ILS倾向于更慢地收取;然而,在界面处研究高级电极和ILS最终可能最终提高电池或超级电容器的性能,同时利用ILS的已知益处。

来自Riverside,河畔大学的Ornl,Drexel,波士顿大学和加州大学的科学家团队建议了整体方法,以便整个能量存储设备可以成功地工作。

“这一前瞻性审查的主要目标是概述研究方向,引导社区寻找解决方案的地方,利用离子液体可以提供的好东西,并解决更安全的能量存储的现有问题,”他说。

为了推进匹配数千种具有许多新的先进电池材料的离子液体,需要计算能力,机器学习和人工智能来处理大量的数据和可能的组合和潜在的结果。

ORNL的第一个EFRC采用计算建模方法,实现高能量系统和设备中发现的流体固体界面的基本理解和实验验证的概念和计算模型,包括电池,超级电容器和光学电池。

该中心代表着一种独特的方法,带来创造性,多学科的科学团队,以解决阻止能源技术进步的最棘手的挑战。

“我们的中心的使命是实现电解质和纳米钨耦合电子传输原子的基础知识和验证的预测模型。这将使电容性电能存储和其他能量相关的界面系统中的变革性进展能够实现,“奥诺的盛戴,领导第一个EFRC。

“对电极材料 - 离子液体耦合的深刻理解是实现我们使命的等式的一部分,”他补充说。

作者:王莹,郧阳大大学的BABAK ANASORI&YURY GOGOTSI为标题Maryam Salari,Jennifer Chapman Varela和Mark W. Boston大学Grinstaff;河畔加利福尼亚大学De-En江;和David J. Wesolowski和ornl的盛黛。

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Xuehang Wang,Maryam Salari,De-En江,Jennifer Chapman Varela,巴巴克·奥纳里,David J.Wesolowski,Sheng Dai,Mark W. Grinstaff和Yury Gogotsi,232020年7月,自然评论材料
DOI:10.1038 / S41578-020-0218-9

该研究由Doe的科学办公室赞助,虽然是第一个EFRC,由三星电子有限公司(三星高级技术学院或SAIT)。

是第一个评论在“先进材料界面的界面,更安全,更长持久的能量存储”

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