Høykonsentrerte lokaliserte elektrolytter ble designet av forskere ved Idaho National Laboratory og Pacific Northwest National Laboratory for å møte denne utfordringen. De er laget ved å blande høye konsentrasjoner av salt i løsemiddel med en annen væske kalt fortynningsmiddel, som forbedrer strømmen av elektrolytten slik at batteriets kraft kan opprettholdes.
Så langt, i laboratorietester, har denne nye typen elektrolytt vist lovende resultater, men hvordan den fungerer og hvorfor har aldri blitt fullstendig forstått, noe som setter en grense for effektiviteten og hvordan den kan utvikles bedre. Det er det den nye studien bidrar til å adressere.
«Oppgaven gir en enhetlig teori om hvorfor denne elektrolytten fungerer bedre, og nøkkelen til å forstå dette kom fra å finne at micellelignende strukturer dannes i denne elektrolytten, slik de gjør med såpe,» sa Bin Li, seniorforsker ved Oak Ridge National. Laboratorium som jobbet med studien. «Her ser vi at rollen til såpen eller det overflateaktive stoffet spilles av løsningsmidlet som binder både fortynningsmidlet og saltet, og pakker seg rundt det høyere konsentrerte saltet i midten av micellen.»
Ved å forstå dette klarte forskerne å bryte ned forholdene og konsentrasjonene som trengs for å oppnå de optimale reaksjonene for batteriene. Dette bør bidra til å løse en av de største problemene i utformingen av denne elektrolytten, som er å finne den rette balansen mellom de tre ingrediensene. Faktisk gir arbeidet ikke bare bedre retningslinjer for å lage svært konsentrerte, lokaliserte elektrolytter som virker, men for å lage de som fungerer enda mer effektivt.
Forskere ved Idaho National Laboratory satte teorien ut i livet. Ved å gjøre det fant de ut at teorien så langt holder mål og bidrar til å forlenge levetiden til litiummetallbatterier. Teamet er spent på å se hvilke design for lokaliserte elektrolytter med høy konsentrasjon som dukker opp fra arbeidet deres, men de vet at det gjenstår betydelig fremgang for å overvinne flaskehalsen i utformingen av elektrolytter for høydensitetsbatterier. Akkurat nå morer de seg over at hemmeligheten kan ha vært i noe så hverdagslig og hverdagslig som såpe.
«Konseptet med micelle kan være nytt for elektrolytt, men det er faktisk veldig vanlig i vårt daglige liv,» sa Qi. «Nå har vi en teori og vi har retningslinjer for å få de interaksjonene vi ønsker fra saltet, løsningsmidlet og fortynningsmidlet i elektrolytten, og hvilken konsentrasjon de må være i og hvordan de skal blandes.»
Henvisning: Efaw CM, Wu Q, Gao N et al. Lokaliserte elektrolytter i høy konsentrasjon blir mer lokaliserte gjennom micellelignende strukturer. Nat Mater. 2023. doi: 10.1038/s41563-023-01700-3
Denne artikkelen ble publisert på nytt fra følgende materialer. Merk: Materialet kan ha blitt redigert i lengde og innhold. For mer informasjon, kontakt den siterte kilden.
«Ond alkoholelsker. Twitter-narkoman. Fremtidig tenåringsidol. Leser. Matelsker. Introvert. Kaffeevangelist. Typisk baconentusiast.»