设计一个电池是一个由三部分组成的过程。你需要一个正电极,你需要一个负电极,重要的是——你需要一个电解质与电极。
电解质的电池组件之间来回传输离子带电粒子——电池的两个电极,导致电池充电和放电。欧洲杯猜球平台对于今天的锂离子电池电解质化学相对明确的。未来的一代又一代的电池开发世界各地和美国能源部(DOE)的阿贡国家实验室,然而,电解质的问题设计是敞开的。
“虽然我们被锁定到一个特定的概念为电解质,将与今天的商业电池,beyond-lithium-ion电池设计和开发不同的电解质将至关重要,”雪莉孟说,首席科学家阿贡协作储能科学中心(访问)和分子工程学教授普利兹克分子工程学院的芝加哥大学的。欧洲杯线上买球“电解质的发展是一个关键的进展我们将实现使这些更便宜、更持久和更强大的电池,和一个主要的一步继续减碳我们的经济。”
科学杂志上发表了一篇新论文,孟和他的同事们提出的愿景电解欧洲杯线上买球质设计未来的电池。
即使相对较小的偏离今天的电池需要反思的电解液设计,根据孟。切换从一个氧化nickel-containing含硫材料作为锂离子电池的主要组成的正电极可以产生显著的性能效益并降低成本如果科学家能够找出如何重新安排电解液,她说。
等其他beyond-lithium-ion化学电池,充电也是钠或lithium-oxygen,科学家将同样需要投入相当大的注意电解质的问题。
中的一个主要因素,科学家正在考虑开发新的电解质是他们倾向于形成一个中介层称为界面,利用电极的反应性。“相间至关重要的功能一个电池,因为他们控制选择性离子流入的电极,”孟说。“界面功能像一门其余的电池;如果你的门不正常运转,选择性运输是行不通的。”
近期目标,根据团队,是设计电解质的化学和电化学性质,使最优形成相间在电池的正、负电极。最终,然而,研究人员认为,他们可以开发一批固体电解质,将稳定在极端温度(高、低),使电池具有高能源有更长的寿命。
“所有坚固的固体电解质电池将是一个改变游戏规则,“主任引导Srinivasan访问、联合能源储存研究中心副主任,和研究报告的合著者。“固态电池的关键是一个金属阳极,但其性能是目前有限的针状结构称为树突的形成可以短路电池。通过寻找一个固态电解质来阻止或抑制枝晶的形成,我们可以认识到一些真正令人兴奋的化学电池的好处。”
为了加快寻找电解质突破,科学家们转向的力量先进的表征和人工智能(AI)通过更多可能的候选人搜索数字,加速了缓慢而艰苦的实验室合成的过程。“高性能计算和人工智能是允许我们识别最好的描述符和特点,使各种电解质的定制设计为特定用途,”孟说。”,而不是看几十个电解质可能一年在实验室里,我们看到成千上万的帮助下计算。”
“电解质有数十亿可能的组合的组件——盐、溶剂和添加剂,我们可以玩,”Srinivasan说。”,使这个数字变成更加可控,我们开始真正使用人工智能的力量,机器学习和自动化实验室。”
Srinivasan提到的自动化实验室将把机器人实验制度。这样,机器可以强使更加精心提炼和校准实验最终确定哪些组件的组合会形成完美的电解质。“自动发现可以大大增加我们的研究的力量,机器可以日以继夜地工作,减少人为错误的可能性,”他说。
孟,Srinivasan和陆军研究实验室的科学家康徐讨论电解质的挑战在一篇名为“设计更好的电解质,”出现欧洲杯线上买球12月8日。
工作是由联合储能研究中心,美国能源部科学办公室能源创新中心,美国能源部科学办公室,基本能源科学项目。欧洲杯线上买球
来源:https://www.anl.gov/