In ûndersyksteam ûnder lieding fan prof. CHEN Wei oan 'e Universiteit fan Wittenskip en Technology fan Sina (USTC) hat in nij gemysk batterijsysteem yntrodusearre dat wetterstofgas as anode brûkt. De stúdzje waard publisearre yn itAngewande Chemie International Edition.
Wetterstof (H2) hat omtinken krigen as in stabile en kosten-effektive duorsume enerzjydrager fanwegen syn geunstige elektrogemyske eigenskippen. Tradisjonele batterijen op wetterstof brûke lykwols benammen H₂2as in katode, wat har spanningsberik beheint ta 0,8–1,4 V en har totale enerzjyopslachkapasiteit beheint. Om de beheining te oerwinnen, stelde it ûndersyksteam in nije oanpak foar: it brûken fan H2as de anode om de enerzjytichtens en wurkspanning signifikant te ferbetterjen. Yn kombinaasje mei lithiummetaal as de anode liet de batterij útsûnderlike elektrochemyske prestaasjes sjen.
Skematyske foarstelling fan 'e Li−H-batterij. (Ofbylding troch USTC)
De ûndersikers ûntwurpen in prototype Li-H-batterijsysteem, mei in lithiummetaalanode, in platina-coated gasdiffúzjelaach dy't tsjinnet as de wetterstofkathode, en in fêste elektrolyt (Li1.3Al0.3Ti1.7(Postbestelling4)3, of LATP). Dizze konfiguraasje makket effisjint lithium-iontransport mooglik, wylst ûnwinske gemyske ynteraksjes minimalisearre wurde. Troch testen hat de Li-H-batterij in teoretyske enerzjytichtens fan 2825 Wh/kg oantoand, mei in stabile spanning fan sawat 3V. Derneist berikte it in opmerklike rûnreiseffisjinsje (RTE) fan 99,7%, wat oanjout op minimaal enerzjyferlies tidens oplaad- en ûntlaadsyklusen, wylst lange-termyn stabiliteit behâlden wurdt.
Om kosteneffisjinsje, feiligens en ienfâld fan produksje fierder te ferbetterjen, ûntwikkele it team in anodefrije Li-H-batterij dy't de needsaak foar foarôf ynstalleare lithiummetaal elimineert. Ynstee dêrfan set de batterij lithium ôf út lithiumsâlt (LiH2PO4en LiOH) yn 'e elektrolyt tidens it laden. De ferzje behâldt de foardielen fan 'e standert Li-H-batterij, wylst se ekstra foardielen yntrodusearret. It makket effisjint lithiumplating en strippen mooglik mei in Coulombic-effisjinsje (CE) fan 98,5%. Boppedat wurket it stabyl sels by lege wetterstofkonsintraasjes, wêrtroch't de ôfhinklikens fan hege-druk H₂-opslach ferminderet. Komputasjonele modellering, lykas Density Functional Theory (DFT)-simulaasjes, waarden útfierd om te begripen hoe't lithium- en wetterstofioanen bewege binnen de elektrolyt fan 'e batterij.
Dizze trochbraak yn Li-H-batterijtechnology biedt nije kânsen foar avansearre enerzjyopslachoplossingen, mei potinsjele tapassingen dy't duorsume enerzjynetten, elektryske auto's en sels loftfearttechnology omfetsje. Yn ferliking mei konvinsjonele nikkel-wetterstofbatterijen leveret it Li-H-systeem ferbettere enerzjytichtens en effisjinsje, wêrtroch it in sterke kandidaat is foar enerzjyopslach fan 'e folgjende generaasje. De anodefrije ferzje leit de basis foar kosteneffektiver en skalberder wetterstof-basearre batterijen.
Papierkeppeling:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(Skreau troch ZHENG Zihong, bewurke troch WU Yuyang)
Pleatsingstiid: 12 maart 2025