Ett team av forskare med den kinesiska vetenskapsakademin har utvecklat ett nytt vattenhaltigt elektrokemisk energilagringsbatteri som de tror kan bana väg för energilagring i nätskala. I deras papper publicerad i tidskriften Naturenergi , gruppen beskriver hur de byggde sitt nya batteri och hur bra det fungerade när det testades. Lauren Marbella med Columbia University har publicerat en News and Views-artikel om arbetet som gjorts av teamet i samma tidskriftsnummer.

Forskare undersöker användningen av förnybara energikällor i stora byggnader – Marbella hävdar att de bidrar med upp till 30 procent av de globala utsläppen av växthusgaser. Även om det är möjligt att de helt enkelt kan använda el som genereras på en avlägsen plats, det skulle vara mer ekonomiskt att generera sin egen energi och lagra den på plats i batterier. Problemet med detta tillvägagångssätt är att konventionella batterier är mycket brandfarliga. I denna nya ansträngning, forskarna har utvecklat en typ av batteri som kan lagra ström från en förnybar resurs (som en solpanel) utan brandrisk.

För att komma på ett mindre brandfarligt batteri, forskarna studerade modifierad kaliumjonteknologi med vatten som elektrolyt. De slutade med en perylentetrakarboxylsyradiimidanod och en preussisk-blå "vatten-i-salt"-katod. Resultatet blev ett vattenhaltigt kaliumjonbatteri med lägre energidensitet än vad som behövs för andra applikationer, men som har mycket lägre känslighet för överhettning och brand. I slutet, de producerade ett 1,3-volts batteri, vilket de noterar har potential för optimering för att öka spänningen samtidigt som kostnaderna minskar.

Forskarna övervann flera utmaningar för att göra batterierna brandsäkra samtidigt som de behöll sin förmåga att lagra tillräckligt med el för att vara användbara och praktiska. Ett sådant problem var vattnets begränsade stabilitet, och ett annat var behovet av att förhindra strukturell nedbrytning av katoden på grund av den konstanta rörelsen av kaliumjoner. Marbella noterar att för att hitta lösningar på sådana problem krävdes att man lånade idéer från organisk elektronik, termodynamik och materialvetenskap.

© 2019 Science X Network