Команда ученых из Вашингтонского университета Сент-Луиса, возглавляемая профессором Виджаем Рамани, показала, как выбрать оптимальный электролит для щелочно-металл-воздушных батарей по одному, легко измеряемому параметру.
Металл-воздушные аккумуляторы считаются преемниками литий-ионных батарей. Благодаря удельной энергии на единицу массы, они способны позволить электромобилям проезжать более тысячи миль на одном заряде. Самым многообещающим представителем сектора считаются калий-воздушные батареи, сообщает sciencedaily.com. Их теоретическая удельная энергия на единицу массы в 3 раза больше, чем у литий-ионных устройств. Но для таких аккумуляторов сложно подобрать электролит. Обычно для этого используется метод проб и ошибок, основанный на оценке соотносящихся нескольких свойств электролитов. За ним следует длительное и трудоемкое тестирование потенциальных кандидатов.
Исследователи предложили упрощенный подход, основанный на одном, легко измеряемом параметре. Результаты их работы представлены в журнале PNAS.
Команда Рамани изучила фундаментальные взаимодействия соли и растворителя в электролите, показав, как они влияют на общую производительность. Ученые разработали новый параметр, названный электрохимическим модулем Тиле. Он измеряет перемещение ионов и реакции на поверхности электродов.
Исследование описывает первый случай использования нобелевской теории Маркуса-Хуша для изучения влияния состава электролитов на движение частиц и их поведение.
Модуль Тиле экспоненциально снижался с ростом энергии реорганизации растворителя. Этот параметр может использоваться для рационального выбора электролита в металл-воздушные батареи. Процесс позволяет отказаться от метода проб и ошибок.
«Мы начали с попытки лучше понять влияние электролита на реакцию восстановления кислорода в металл-воздушных системах, — сказал Шрихари Санкарасубраманян, ведущий автор работы. – Мы показали, как диффузия ионов и их реакции на поверхности электродов связаны с энергией, необходимой для прорыва сольватной оболочки вокруг растворенных ионов».
Подход поможет в создании эффективных компонентов для аккумуляторов, уверены специалисты.
Подпишитесь на бесплатный еженедельный журнал RusCable Insider
Уже больше 3000+ подписчиков с нами! Главные новости и дайджест за неделю в удобном формате!
Нашли ошибку? Выделите и нажмите Ctrl + Enter