Dalian Kimyasal Fizik Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, 840 Ah/L spesifik kapasiteye ve 1200 Wh/L enerji yoğunluğuna ulaşan, pil teknolojisinde hem güvenliği hem de enerji verimliliğini artıran yenilikçi bir sulu pil geliştirdi.
Geleneksel lityum iyon piller, yüksek enerji yoğunluğu sunarken, yanıcı organik elektrolitler kullandıkları için güvenlikten ödün veriyorlar.
Sulu piller, elektrolitler için çözücü olarak su kullanır ve pillerin güvenliğini önemli ölçüde artırır. Ancak elektrolitin sınırlı çözünürlüğü ve düşük pil voltajı nedeniyle sulu piller genellikle daha düşük enerji yoğunluğuna sahiptir. Bu, sulu pilin birim hacmi başına depolanan elektrik miktarının nispeten düşük olduğu anlamına gelir.
Çin Bilimler Akademisi’nin (CAS) Dalian Kimyasal Fizik Enstitüsü’nden (DICP) Prof. Li Xianfeng liderliğindeki bir araştırma grubu, yine DICP’den Prof. Fu Qiang’ın grubuyla işbirliği içinde, çok elektronlu transfer katodu tabanlı bir sistem geliştirdi. brom ve iyot üzerinde, 840 Ah/L’den fazla spesifik kapasiteye ulaşıyor ve tam akü testinde katolit bazında 1200 Wh/L’ye kadar enerji yoğunluğuna ulaşıyor.
Teknik Geliştirmeler ve Başarılar
Sulu pillerin enerji yoğunluğunu arttırmak için araştırmacılar, iyodür iyonlarından oluşan karışık bir halojen çözeltisi kullandılar (I–) ve bromür iyonları (Br–) elektrolit olarak. I aktaran çok elektronlu bir transfer reaksiyonu geliştirdiler.– iyot elementine (I2) ve sonra iyodat (IO3–). Şarj işlemi sırasında ben– IO’ya oksitlendi3– olumlu tarafta ve üretilen H+ destekleyici bir elektrolit formunda negatif tarafa iletildi. Deşarj işlemi sırasında H+ olumlu taraftan yürütüldü ve IO3– bana indirgendi–.
Geliştirilen çok elektronlu transfer katodunun spesifik kapasitesi 840 Ah/L idi. Katodu metalik Cd ile birleştirerek tam dolu bir pil oluşturan araştırmacılar, geliştirilen katolit bazında 1200 Wh/L’ye kadar enerji yoğunluğu elde etti.
Ayrıca araştırmacılar Br’nin– Elektrolite eklenen şarj işlemi sırasında polar iyot bromür (IBr) üretebilir ve bu da H ile reaksiyonu kolaylaştırabilir.2O, IO’yu oluşturmak için3–. Deşarj sırasında IO3– Br’yi oksitleyebilir– Br’ye2 ve IO’nun geri dönüşümlü ve hızlı deşarjını gerçekleştirmek için elektrokimyasal reaksiyona katıldı3–. Bu nedenle, şarj ve deşarj işlemi sırasında oluşan bromür ara maddesi, reaksiyon sürecini optimize ederek, elektrokimyasal reaksiyonun kinetiğini ve tersinirliğini etkili bir şekilde iyileştirdi.
Prof. Fu’nun grubu, çoklu elektron transfer sürecini yerinde optik mikroskopi, Raman spektroskopisi vb. yoluyla kanıtladı.
Prof. Li, “Bu çalışma, yüksek enerji yoğunluklu sulu pillerin tasarımı için yeni bir fikir sunuyor ve sulu pillerin güç pilleri alanındaki uygulamasını genişletebilir” dedi.
Referans: Congxin Xie, Chao Wang, Yue Xu, Tianyu Li, Qiang Fu ve Xianfeng Li, “Yüksek enerji yoğunluklu sulu piller için hetero-halojen elektrolit ile etkinleştirilen tersinir çok elektronlu transfer I−/IO3− katodu”, 23 Nisan 2024 , Doğa Enerjisi.
0 Yorumlar