固态电池,而不是更普遍公认的锂离子电池,使用固体电极和固体电解质。固态电池消除液态电池的一些缺点,包括易燃性,低电压,穷人和不稳定的反应物,长期cyclability和力量。
全固态电池充电空气与redox-active有机负电极。电池,使用聚合物dihydroxy-benzoquinone-based负电极和Nafion-based固态电解质,展品库仑效率高,放电容量。图片来源:早稻田大学
最近研究人员创建了一个全固态电池充电空气由redox-active有机负电极和proton-conductive聚合物电解质。
负电极在电池经常活跃的金属等材料制成的。亚博网站下载在最近开发的可充电电池金属气质oxygen-reducing正面电极,redox-active有机分子,如醌amine-based分子,曾作为负电极。氧化还原反应发生在这里包括质子和氢氧根离子。
这些电池运作良好,几乎是在理论上的最大容量。此外,在充电使用redox-active有机分子与金属空气电池消除问题,如“树突”的发展有不利影响电池性能和环境。
像金属电池,这些电池使用液体电解质,引起严重的安全问题由于其电阻高,浸出效果,和易燃性。
现在,日本的一个研究小组创造了一个完全固态空气可充电电池(SSAB)并检查其能力和耐力的一项新的研究发表在《应用化学国际版5月2日nd,2023年。
Kenji Miyatake教授早稻田大学执行和山梨县大学的这项研究,是由Kenichi Oyaizu早稻田大学的教授。
由于其稳定的和可逆的氧化还原反应在酸性环境中,研究者选择了化学2,5-dihydroxy-1, 4-benzoquinone (DHBQ)及其聚合物聚(2 5-dihydroxy-1 4-benzoquinone-3 6-methylene) (PDBM)作为负极活性材料。亚博网站下载
他们还使用了全氟磺酸,proton-conductive聚合物固体电解质代替传统液体电解质。
尽我所知,没有空气电池基于有机电极和固体聚合物电解质已经开发出来。
吴克群Miyatake,早稻田大学教授
SSAB安装后,研究人员实验评价其cyclability率特点,和充放电性能。他们发现,SSAB不降低水和氧气的存在,与常规的空气电池,使用金属负电极和有机液体电解质。
此外,取代redox-active为其聚合物分子DHBQ等效PDBM导致更有效的负电极。以一个恒定的电流密度1 mAcm2,SSAB-DHBQ per-gram-discharge容量为29.7 mAh,而SSAB-PDBM容量为176.1 mAh。
SSAB-PDBM的库仑效率以4 C的速度为84%,随后在101 C率下降到66%,根据研究人员。虽然SSAB-PDBM的放电容量下降到44% 30个周期后,研究人员能够显著提高到78%通过增加proton-conductive聚合物的内容负电极。
包含电解质的性能和耐用性增加PDBM-based电极基于电子显微镜图像。
这个研究表明一个SSAB redox-active有机分子作为负电极,proton-conductive聚合物固体电解质,和oxygen-reducing扩散型正电极可以成功。研究人员认为,这将为额外的进步铺平道路。
Miyatake总结道,“这种技术可以延长电池寿命的小电子产品,如智能手机,最终为实现无碳社会作出贡献。”
教育部、文化、体育、科学和技术(下边了)日本资助这项研究在一定程度上通过科学研究补助金(亚博老虎机网登录18 h05515 23 h02058),下边了程序:数据创建和利用类型材料研究和开发项目(JPMXP1122712807),并从AUTORACE JKA推广基金。
期刊引用
Yonenaga, M。et al。(2023)全固态空气可充电电池使用Dihydroxybenzoquinone及其聚合物作为负电极。《应用化学国际版。doi: 10.1002 / anie.202304366。
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