来自沙特阿拉伯和中国的一个研究小组报告了一种新的神经网络发展的启发与增强锂离子固体聚合物电解质电导率。他们的研究目前正在出版的pre-proof阶段,将出现在《华尔街日报》能源存储材料。欧洲杯足球竞彩
研究:神经Network-Inspired固体聚合物电解质(NN-SPE)快速和单离子锂传导。图片来源:whitehoune / Shutterstock.com
固态电解质:新一代能源存储解决方案
应对气候变化和人类活动所呈现的挑战,研究集中在能源环保设备的生产采集和存储。设备必须达到或超过传统技术的性能如果化石燃料,温室气体排放的主要原因之一,在未来几年内逐步淘汰。
NN-SPE结构。(a)和(b)的概念NN-SPE结构。(c)插图和合成步骤制备的模拟神经元和模拟神经胶质。介绍(d)模拟神经元的形象。锂盐组的黑色区域表示位置的模拟神经元。(e) DF-STEM NN-SPE电影的形象。明亮的区域显示了模拟神经元。图片来源:李,Z et al .,能源存储材料欧洲杯足球竞彩
固态电解质吸引了大量研究关注领域的下一代能源存储设备。他们提供的可能性发展更安全、环保、高效的储能能力比传统系统。这些电解质探索用于燃料电池,锂电池和细胞浓度。
这些电解质在锂电池,提供设备显著增强理论能力和可以抑制锂树突的形成,避免短路等关键问题,提高电池的安全性和寿命。此外,在这一领域的研究打开了新的锂chemistry-based设备如锂硫的可能性和lithium-oxygen电池。
固态聚合物电解质
固体聚合物电解质成为近年来研究的一个关键领域。这些电解质提供许多好处的成本、稳定性、加工性能和结构的多样性。此外,附近的单离子锂与固体聚合物电解质电导率可以实现。
这个属性是很重要的,因为它避免了迁移积累阴离子电解质/电极界面,艾滋病稳定dendrite-free锂电沉积。然而,这些电解质锂离子导电率相对较低。这妨碍了他们的性能和广泛的商业应用。
近年来,研究转向复合电解质具有层次结构的发展。有研究报道,将填料有助于降低聚合物的结晶度。反过来,减少运输阻力,提高了导电的离子聚合物和填料的界面。
数篇论文报道的使用填料具有不同的结构,如棒、纳米线和粒子。欧洲杯猜球平台从身体的研究,bi-continuous结构已成为潜在的有利的固体聚合物电极设计为相互连接的聚合物/填料界面方便快速离子运输在整个结构。各向异性树突状纳米线,协调数字高,容易形成完全连接bi-continuous网络。
(一)实验和模拟锂离子导率NN-SPE和RC-SPE李在各种O /值。O /李价值转换的质量内容Li-MPTI集团(ω,%)使用方程”O)" mathvariant=""normal"" linebreak=""badbreak"" id="MathJax-Element-2-Frame" role="presentation" tabindex="0">
”。(b)锂离子导率NN-SPE和RC-SPE最佳NN-SPE O /李率(9.52)在不同温度。(c)的DSC曲线模拟神经元,PEGMA, NN-SPE RC-SPE;插入的图显示了PEGMA的结构和模拟神经元的武器之一。(d) NN-SPE机械强度曲线。图片来源:李,Z et al .,能源存储材料欧洲杯足球竞彩
这项研究
新的研究背后的团队的灵感来自一个共同的bi-continuous网络在自然界发现的:生物神经网络。这部小说仿生智能电极体系结构提供了更快的离子传输网络,大大提高电池的锂离子传导速度。
新型电极结构包括一个核心节点与八人工就可以模仿神经通路的自然结构。模仿就可以从Li-MPTI盐聚合。这些神经元合成被分散成PEGMA聚合物矩阵,从而创建bi-continuous网络结构。
详细的仿真和实验研究都是在报纸上进行的,这表明,新颖的仿生智能电解液可以很容易地形成一个bi-continuous网络。网络形成低渗滤阈值。
DSC测量和DF-STEM观测证实了电解质的结构。锂电解质进行了电镀/剥离实验,用扫描电镜结果表明表面光滑结构周期性测试后,进一步证实了抑制锂枝晶的形成。
这项研究的结果
仿生智能固体聚合物电极结构显示性能优越和属性。锂离子电导率提高了数量级的传统电解质。电解质具有高锂运输号码,抗拉强度和杨氏模量。
新型固体聚合物电解质的性能给出高于目前报道电解质。分子动力学的模拟显示浓缩的锂离子在聚合物基质/模拟axion接口。从本质上讲,聚合物矩阵模拟生物神经元的髓鞘,这样有利于锂离子的快速传输。
这部小说作者构造的锂金属电池将固体聚合物电解质。1400 h电池测试是用于研究探索设备的效率和安全性。结果表明竞争放电能力和锂枝晶的形成抑制,表明这部小说电解质的使用可以提高未来chemistry-based锂电池的性能和安全运行。
锂金属电池性能。(a)率和循环性能NN-SPE 30°C。(b)率和循环性能NN-SPE 60°C。(c)对称锂电池的性能(NN-SPE) 0.5厘米−1和60°C。图片来源:李,Z et al .,能源存储材料欧洲杯足球竞彩
总之
作者引入了一个新的战略发展固体聚合物电解质在锂离子电池中使用,极大地提高了传统电解质的性能和安全。通过模拟有机神经网络,小说在电池电解液显著提高锂离子电导率,这地址固体聚合物电解质设计中一个关键的挑战。的研究提供了一个新颖的方法来设计未来的锂离子电池。
进一步的阅读
李,Z et al。(2022)神经Network-Inspired固体聚合物电解质(NN-SPE)快速和单离子锂传导能源存储材料欧洲杯足球竞彩[在线,pre-proof] scien欧洲杯线上买球cedirect.com。可以在:https://www.欧洲杯线上买球sciencedirect.com/science/article/pii/S2405829722002392
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