Сколько в акб электролита: Сколько литров электролита в сухой батарее — magazinakb.ru

Содержание

55, 60, 75, 132, 190, количество, сколько нужно лить, объем

Автор Акум Эксперт На чтение 6 мин. Просмотров 130 Опубликовано 15.04.2021

Самые распространённые автомобильные аккумуляторы – ёмкостью 60 А/ч и выше т.к. модели АКБ меньшей ёмкости просто не обеспечивают силу тока для запуска двигателя большинства машин. А сколько электролита в них лить разберемся в статье.

Таблица объёма электролита в аккумуляторах

Чтобы понять, сколько электролита должно быть в аккумуляторе, исходят из такого принципа: чем выше ёмкость батареи, тем больше потребуется использовать свинца, что скажется на ее объёме. Также нужно больше электролита для нормальной работы батареи.

В продаже имеются упаковки разных объемов — от 1 до 20 литров. Можно купить канистру 5 литров для доливки, её хватит для большинства АКБ. Но электролит — химически активная жидкость, и хранить его больше 1 года в полиэтиленовой канистре не рекомендуется.

Для удобства вычисления значений ёмкости аккумуляторных батарей и объёма заливаемого в них электролита сведены в таблицу. Пользуясь ей, можно быстро определить, сколько электролита в аккумуляторе 60 А*ч и другой ёмкости.

В статье рассматриваются только обслуживаемые АКБ. В необслуживаемых батареях уровень электролита остаётся примерно одинаковым на протяжении всего периода эксплуатации.

Емкость АКБ, А*час	Объем электролита, л
55	2,5
60	2,7-3,0
75	3,7-4,0
90	4,4-4,8
132	9,5
190	10

Для определения ёмкости АКБ, установленной в автомобиле, необходимо правильно расшифровать её маркировку. Аккумуляторы отечественного производства маркируются по ГОСТу 959-91. Маркировка включает 4 категории. Читается слева направо.

Первая, цифровая, говорит о количестве банок в АКБ. Вторая категория, буквенная («СТ»), сообщает, что батарея стартерная. Третья часть, числовая, указывает на ёмкость в ампер*часах (А*час). Четвертая, буквенная, указывает на особенности исполнения батареи.

Например, для батареи 6СТ-75 АЗ расшифровка маркировки указывает на то, что цифра «6» обозначает количество элементов АКБ. Буквы «СТ» указывают, что АКБ стартерная, число «75» — это ёмкость аккумулятора в А*час. Сочетание «АЗ» говорит о том, что в АКБ применена общая для всех элементов крышка. Перед продажей АКБ была заполнена электролитом и заряжена.

Для маркировки АКБ, изготовленных в Европе, применяются два стандарта. ENT является международным, а в Германии используется DIN.

Для расшифровки маркировки, нанесенной по стандарту ENT, надпись нужно поделить на 4 части.

Первая говорит о диапазоне ёмкости батареи в А*ч. Причем цифра «5» сообщает о диапазоне до 99 А*ч, цифра «6» — от 100 до 199 А*ч, а «7» — от 200 до 299 А*ч.

Вторая часть — обозначение точной ёмкости АКБ. В третьей части маркировки, состоящей из трех цифр, указаны конструктивные отличия модели — тип исполнения корпуса, полярность аккумулятора, вид и т. д. Оставшиеся три цифры указывают на пусковой ток в амперах. Для того чтобы его определить, это значение умножается на 10.

Кроме числовых обозначений на маркировке можно увидеть пиктограммы. Они указывают на особенности АКБ — совместимость с другим оборудованием, возможность работы с системой «Старт-стоп», назначение батареи и т. п.

Маркировка по стандарту DIN похожа на нанесённую по стандарту ENT. Она условно делится на 3 части. В первой, состоящей из одной цифры, указан диапазон ёмкости аккумулятора: цифра «5» говорит о ёмкости до 100 А*ч, «6» — до 200 А*ч, «7» — выше 200 А*ч. Вторая и третья цифры обозначают ёмкость АКБ, последняя, четвёртая и пятая — полярность, габариты, тип корпуса и т. п.

Как проверить уровень электролита

В АКБ с полупрозрачным корпусом производитель предусмотрел специальные отметки, по которым определяется содержание электролита. Для этого нужно установить батарею на ровную поверхность и на свету определить его уровень. Он должен находиться между отметок MIN и MAX.

Если корпус аккумуляторной батареи непрозрачный, уровень определяется специальной стеклянной мерной трубочкой. Если такого приспособления нет, подойдёт прозрачный корпус от шариковой авторучки.

Аккумуляторную батарею следует отсоединить от клемм, снять крепления и установить на ровной поверхности. Затем открутить пробки на заливочных горловинах. Замеряется уровень электролита просто — трубочка опускается в каждый отсек АКБ до соприкосновения с пластинами. Большим пальцем руки верхний конец трубочки зажимается, и она вынимается из отсека.

Проверка уровня электролита

По линейке или по отметкам на трубочке определяется уровень. Он должен быть от 12 до 15 мм. Если уровень электролита ниже этих значений, следует долить дистиллированной воды до требуемого. При значительном понижении уровня или для доливки в новую, сухозаряженную АКБ применяется электролит.

Доливать дистиллированную воду нужно потому что в аккумуляторе начинает испаряться вода. Серная кислота в основном не испаряется.

Понижение уровня электролита может быть связано с неисправностью реле-регулятора автомобиля. При этом зарядный ток от генератора не ограничивается, и аккумулятор находится в режиме постоянного заряда. Происходит «закипание» электролита и испарение воды.

Проверка и выравнивание плотности

Кроме замеров уровня нужно . При замере плотности учитываются климатические особенности местности. Для проверки применяют специальные приборы — ареометры. Они бывают двух типов: постоянной массы и поплавковые.

Ареометр прямого измерения

Плотность должна находиться в пределах 1,27 г/см³ во всех отсеках для регионов со средним умеренным климатом. Если она низкая, при отрицательных температурах электролит замерзает. Батарея неизбежно выйдет из строя.

Если плотность выше требуемой, срок службы аккумулятора снижается из-за сульфатации пластин и выпадения солей в осадок. Последний при достижении определенного уровня может замкнуть пластины в отсеке АКБ. Это повлияет на ёмкость и пусковой ток аккумулятора.

Плотность электролита замеряется при температуре воздуха +25 °С.

После определения уровня и плотности электролита аккумуляторную батарею нужно зарядить. Но перед этим подождать не менее трех часов для распределения электролитических свойств жидкости.

Перед зарядом аккумуляторную батарею нужно снять с автомобиля, установить на ровной площадке, очистить корпус от загрязнений. Также необходимо зачистить клеммы аккумулятора от оксидной пленки и загрязнений. Пробки заливных горловин всех банок нужно снять.

Подведем итоги

Срок службы аккумуляторной батареи автомобиля зависит от поддержания таких параметров: уровень и плотность электролита и уровень заряда. В противном случае любой, даже самый дорогой аккумулятор от известных мировых производителей быстро выйдет из строя.

Замеры уровня, доливка электролита и заряд аккумуляторной батареи производятся в хорошо проветриваемом помещении с применением средств защиты лица, глаз и рук. Попадание электролита на незащищённые части тела вызывает сильный химический ожог, а вдыхание его паров — отравление и заболевания. Не допускается использование открытого огня вблизи аккумуляторной батареи.

Сколько электролита в аккумуляторе 60 ампер часов

АВТОМОБИЛЬНЫЕ АККУМУЛЯТОРНЫЕ БАТАРЕИ

Тип батареи

Номинальное напряжение, В

Номинальная емкость при 20 часовом режиме разряда, А-ч

Разрядный ток, А

Габаритные размеры, мм

Масса, кг

Количество электролита на 1 батарею, л

длина

ширина

высота

с электролитом

без электролита

В обозначении буквы и цифры означают:

Аккумуляторные батареи отличаются емкостными характеристиками: 55ah, 60ah, 70ah, 44ah и технологией производства. Индикация ампер-часов (Ah) измеряет емкость аккумулятора – количество тока, которое принято при постоянной температуре 27° C в течение 20 часов до напряжения 1,75 вольт на ячейку батареи. Какие технологии используют в АКБ, содержимое батарей – об этом узнаете ниже.

Характеристики аккумуляторной батареи зависят от материала пластины

Кальций (CA + / Ca-). Преимущества:

низкое потребление воды,
безопасность при авариях,
низкий уровень саморазряда.

Кальциевые батареи рекомендуют, если батарея установлена в моторном отсеке и поэтому подвержена воздействию высоких температур или установлена в труднодоступном месте. В новых автомобилях производители теперь используют 90% этого типа батареи.

Гибрид (сурьма + / CA-). Высокое потребление воды по сравнению с чистыми батареями кальция. Время от времени дистиллированную воду пополняют. Таким образом, этот тип аккумулятора распознают по наличию пробки для долива воды.

Для дорогих брендовых АКБ потребление воды практически сводится к 0.

Узнай время зарядки своего аккумулятора

Пластины сурьма (сурьма + / сурьма) Редко используется как стартерная батарея. Высокая прочность цикла, но ограниченный ток холодного пуска. Необходимо частое наполнение водой.

АКБ обслуживаемого типа

Из перечисленных выше, рассмотрим АКБ обслуживаемого типа – (сурьма + / Cа- ) и (сурьма + / сурьма – ) свинцово-кислотные батареи, где за счет химической реакции серной кислоты, воды, свинца на электродах батареи образуются электрические заряды. При этом часть химических веществ теряют массу. В большей степени это касается воды.

Снижение уровня электролита в банках аккумулятора происходит за счет уменьшения объема воды. Концентрация серной кислоты при этом не снижается, а может увеличится. Вот почему при отсутствии утечек электролита в банки аккумулятора добавляют дистиллированную воду, чтобы закрыть верхний край пластин на 3-5 мм или до контрольной отметки.

Значение заряда АКБ и плотности электролита

Поскольку уровень заряда батареи будет зависеть от количественного состава химических элементов, участвующих в электролизе, логично предположить, что размеры пластин, вместимость банок – будут отличаться. Если сравнить 45Ah и 75Ah аккумуляторы, то геометрические размеры и вес последнего будут больше.

Свинцово-кислотные обслуживаемые батареи лучше хранятся в сухом виде, не заправленные электролитом. Так будет происходить окисление пластин, но это гораздо меньше, чем потеря массы пластин во время химической реакции. Электролит, если готовить самостоятельно, смешивают в рекомендованных пропорциях.

О заправке АКБ электролитом

Аккумуляторные заводы дают инструкцию по заправке АКБ. В автомагазинах продают уже готовые электролиты и дистиллированную воду. Воспользуйтесь таблицей для получения 1л электролита.

Требуемая плотность электролита, г/см 3 приведенная к температуре 25°С	Исходное количество воды, л	Требуемое количество кислоты в л плотностью 1,4г/см 3 при температуре 25°С
1,22	0,490	0,522
1,23	0,463	0,549
1,24	0,436	0,576
1,25	0,410	0,601
1,26	0,383	0,628
1,27	0,357	0,652
!,28	0,330	0,680
1,29	0,302	0,705

Узнать плотность электролита в АКБ можно ареометром. Как пользоваться указано в прилагаемой инструкции. В зависимости от температуры делается поправка. Если, например, +15°С, то поправка 0, затем на каждые 15 градусов вверх или вниз делается поправка на 0,01г/см3, например, при – 15°С поправку делают – 0,02г/см3.

Раствор электролита готовят из расчета объема, указанного в паспорте. В АКБ 50Ah, 75Ah, 90Ah, 190Ah объем электролита примерно составит 2,5л, 4л, 5л, 10л. Зависит от производителя.

В действительности, уход за обслуживаемыми АКБ, заключается в проверке плотности электролита и заряженности батареи. Надо хотя бы раз в год, в особенности при подготовке к зиме, проверять уровень и плотность электролита, а если АКБ со стажем, то и чаще.

Внимание! Во время работы с электролитом соблюдайте меры предосторожности: работайте в очках и перчатках в проветриваемом помещении. Добавляйте кислоту в воду, а не наоборот. При попадании раствора на кожу, обильно промойте участок проточной водой с добавлением пищевой соды. Используйте посуду стойкую к кислоте: стекло, керамика, эбонит, пластик.

Если обнаружили, что уровень электролита упал ниже контрольной отметки, проделайте следующее:

Снимите аккумулятор и занесите в теплое проветриваемое помещение.
Добавьте дистиллированную воду до отметки уровня: на 3-5 мм сверху пластин.
Зарядным устройством зарядите аккумулятор.
Если после этого плотность ниже нормы, например, 1,19 – 1,21г/см3, то добавьте электролит, который продается уже в готовом виде плотностью 1,34 – 1,40г/см3. Для этого откачайте грушей электролит из банки и влейте туда свежий.
Внимание! Ни в коем случае не переворачивайте АКБ вверх дном, возможно замыкание пластин отслоившимися кусочками свинца со дна аккумуляторной банки.

Проделайте эту операцию с другими банками, доведя плотность до нормальной. Для умеренного климата 1,25 – 1,27г/см3. Для суровых условий плотность 1,29г/см3.
Опять зарядите аккумулятор 10% — током Ah аккумулятора, например, если это 60Ah, то ток зарядки сделайте 6А.

Следите за зарядкой, не допускайте разрядов, поддерживайте уровень электролита в банках АКБ. Не допускайте саморазряда аккумулятора, который возможен при неисправностях электропроводки, не плотных контактах, утечках заряда по грязному корпусу аккумулятора. Продлите жизнь АКБ выше гарантийного срока.

Как показывает практика далеко не каждый, кто интересуется вопросом, сколько электролита в аккумуляторе, знает, что вообще такое электролит и зачем он нужен, поэтому сейчас вы получите ответы на все озвученные вопросы. Итак, обо всем по порядку.

Что такое электролит и зачем он вообще нужен?

Если вы уже успели прочитать на нашем портале статью: «Какая кислота в аккумуляторе автомобиля», то общее представление об электролите вы уже имеете. Если нет – разъясняем.

Электролит – это раствор серной кислоты и простой дистиллированной воды. Им в нужной концентрации и объеме заполняют свинцово-кислотные аккумуляторные батареи для того, чтобы те благодаря химическим процессам происходящим с этим раствором могли хранить энергию.

Отсюда, если концентрация или количество электролита в АКБ уменьшается, она перестает справляться в полной мере со своими обязанности и начинает нуждаться в замене или восстановлении. В последнем случае перед автомобилистами как раз и встает вопрос: сколько электролита должно быть в аккумуляторе.

Итак, сколько электролита должно быть в АКБ?

То, сколько электролита должна содержать аккумуляторная батарея автомобиля для максимально эффективной своей работы, напрямую определяется ее емкостью. Конечно, в зависимости от производителя возможна некоторая разбежка, но в целом объем электролита для аккумуляторов разной емкости будет следующим:

55 А·ч – 2,5 л +/- 100 г;
60 А·ч – 2,7-3 л;
62 А·ч – около 3 л;
65 А·ч – около 3,5 л;
75 А·ч – 3,7-4 л;
90 А·ч – 4,4-4,8 л;
190 А·ч – порядка 10 л.

Но это лишь примерный литраж, он нужен больше для справки перед походом в магазин. В процессе же восстановления аккумулятора нужно ориентироваться не на него, а на особые метки, присутствующие на корпусе последнего. Теперь подробнее.

Какой должен быть уровень электролита в аккумуляторе?

Если в вашем аккумуляторе присутствует шкала с минимумом и максимумом, то вопрос, до какого уровня следует заливать электролит, решается очень просто – по верхнюю черту, то есть до отметки «MAX»,

Если же такой шкалы нет, возможно, в отверстиях вашего аккумулятора есть «язычки», тогда электролита в АКБ нужно заливать столько, чтобы они покрылись 5 мм слоем раствора (полностью в него погрузились).

Ну, а если нет ни того, ни другого, залейте в АКБ электролит в рекомендуемом выше объеме (его должно быть не под завязку, а чуть меньше), а затем для самоконтроля возьмите стеклянную трубочку, диаметром до 5 мм и опустите ее внутрь АКБ, пока она не упрется в предохранительный щиток. Закройте верхнее отверстие трубочки пальцем и выньте ее наружу. Если уровень оставшегося в ней электролита находится в пределах 10-15 мм вы все сделали правильно – уровень электролита в АКБ оптимален.

Важно!

Если вы заметили, что уровень электролита в автомобильном аккумуляторе со временем стал меньше необходимого, его восполнение следует осуществлять лишь дистиллированной водой с небольшой плюсовой температурой – 15-25˚С, подробнее в статье – «Как поднять плотность электролита в аккумуляторе». Электролит может использоваться лишь в отношении абсолютно пустых АКБ.

Видео.

Аккумуляторная батарея Урал: обслуживание, хранение и зарядка

Аккумуляторная батарея 6СТ 190 АПЗ, установленная на автомобилях Урал, является достаточно функциональной частью электрооборудования машины. С ней можно запустить двигатель при помощи стартера, получить электроэнергию при неработающем двигателе и небольшой частоте оборотов якоря генератора.

Во время использования батареи нужно:

чистить и вытирать ее тряпкой, пропитанной растворами нашатыря либо 10%-ой кальцинированной соды;
контролировать ее крепление в гнезде;
контролировать крепление наконечников проводов с выводными штырями аккумулятора;
после прикрепления наконечников проводов к выводным штырям смазать последние техническим вазелином. Чтобы избежать повреждения выводных штырей нужно избегать натяжки проводов;
контролировать и при необходимости чистить вытяжные люки в пробках аккумулятора;
оценивать уровень электролита в каждом аккумуляторе: он должен покрывать защитный щиток не меньше чем на 8-10 мм. Проверка осуществляется с помощью стеклянной трубки (диаметр 3-5 мм), которую опускают в электролит до соприкосновения с предохранительным щитком. Затем свободный конец трубки зажимается пальцем, после чего трубку поднимают и смотрят, сколько электролита в ней осталось. Увеличить количество электролита можно с помощью дистиллированной воды, которую доливают в аккумулятор. Чтобы вода не замерзла в зимнее время, ее доливают непосредственно перед поездкой. Электролит с плотностью 1,40 г/см3 нуждается в доливке только в случае его расплескивания или повреждения банки, поэтому повышать уровень электролита можно лишь после починки дефектов;
контролировать цельность деревянного футляра и осматривать поверхность мастики, чтобы не было трещин и протекания электролита. Периодически футляр нуждается в протирании минеральным маслом и подкрашивании;
раз в квартал и при частых эпизодах ненадежного пуска двигателя проверяется уровень зарядки батареи по плотности электролита и напряжению под нагрузкой. Зимой допускается не более 25% разряда батареи, а летом — не более 50%. От уровня зарядки зависит плотность электролита. При иной температуре должна делаться температурная поправка. Напряжение аккумуляторов проверяют с помощью нагрузочной вилки, которая оснащена вольтметром и сопротивлением тока в 200 А. В случае, если были обнаружены вышеописанные или иные повреждения одного или нескольких аккумуляторов, необходимо сразу же отнести батарею в ремонтную мастерскую.

Как зарядить аккумуляторную батарею автомобиля Урал

Для приготовления электролита берется серная аккумуляторная кислота и дистиллированная вода, в крайнем случае — дождевая или талая снеговая вода. Необходима посуда, устойчивая к воздействию серной кислоты (свинцовая, керамическая или эбонитовая), в которую наливают сначала воду, а потом, непрерывно мешая, кислоту. И только в такой последовательности, не иначе.

Электролит, заливаемый в аккумулятор, должен быть температурой не более +25°С. В новых аккумуляторных батареях нужно отрезать выступы, защищающие вытяжные люки.

После трех часов простоя с залитым электролитом батарею ставят на первую подзарядку. Всего же необходимо пять часов подзарядки при силе тока в 12 А. В это время через равное количество минут необходимо контролировать температуру электролита. При нагревании выше +45°С нужно уменьшить зарядный ток до 5 А и увеличить общее время подзарядки. Если и в этом случае температура электролита продолжит расти, то придется остановить подзарядку и дождаться охлаждения электролита до температуры +30°С. После того, как плотность электролита придет в норму, батарея должна заряжаться еще около часа.

Как хранить аккумуляторные батареи автомобиля Урал

Новые аккумуляторные батареи без электролита могут храниться в холодных помещениях при температуре до -30°С. При более холодном воздухе может потрескаться мастика. Батареи с туго закрученными пробками размещаются на полках в обычном положении и могут находиться там не более пяти лет. Батареи с залитым электролитом отправляются на хранение только после полной зарядки.

Уже эксплуатировавшиеся батареи нужно до конца зарядить, отрегулировать плотность электролита и пустить разряд тока силой 12,6 А на 10 часов, который завершится в период уменьшения напряжения до 1,7 В на одном из самых слабых аккумуляторов батареи. После чего батарею нужно полностью зарядить, вытереть насухо ее поверхность, а также межэлементные соединения и зажимы (их обрабатывают техническим вахелином), и отправить на хранение.

Батареи с залитым электролитом могут храниться 1,5 года при температуре 0°С и ниже, при более высоких температурах срок хранения не должен превышать девяти месяцев.

Обещание быстрой зарядки, длительного срока службы и безопасности — MSE Supplies LLC

В твердотельных батареях используются как твердые электроды, так и электролиты. Они служат возможной альтернативой традиционным литий-ионным батареям, в которых используются электролиты из жидкостей или полимеров. В различных отраслях промышленности, таких как автомобилестроение, накопление энергии, бытовая электроника, промышленность и авиакосмическая промышленность, вы можете увидеть использование твердоэлектролитной батареи

Твердотельные батареи, поскольку они обеспечивают высокую эффективность и защиту при низкой стоимости, являются новой тенденцией для тяговых батарей следующего поколения.Кроме того, по сравнению с батареями с жидким электролитом они обладают низкой воспламеняемостью, большей электрохимической стабильностью, катодами с более высоким потенциалом и более высокой плотностью энергии. В будущем заменой литий-ионным батареям могут стать твердотельные батареи.

Подавляющее большинство портативных устройств в мире, от смартфонов до ноутбуков, работают от литий-ионных батарей. В типичной литий-ионной батарее в качестве электролита между двумя электродами используется жидкость. Однако жидкий электролит может создавать угрозу безопасности.Литий-ионные батареи могут быть более прочными и иметь больше энергии для хранения.

Solid Electrolyte Battery , конструкция батареи, состоящая из всех твердых компонентов, способна накапливать больше энергии, но при этом более безопасна в эксплуатации.

Твердотельные батареи произвели бы революцию в электромобилях (электромобилях), если бы их можно было производить в промышленных количествах, эффективно увеличивая запас хода или существенно уменьшая объем и вес.

Причины создания твердотельной батареи

· Зачем тогда нужен твердотельный аккумулятор? Это необходимо для увеличения емкости аккумуляторов электромобиля.

· Маркетинговые компании ожидают, что электромобили заменят электромобили и станут стандартом в автомобильной промышленности на электромобили с двигателем внутреннего сгорания. И чтобы стать неоспоримым лидером отрасли, электромобиль должен иметь такой же пробег, как и нынешний ICEV. Для этого необходимо увеличить емкость аккумулятора электромобиля.

· Есть два способа развить потенциал. Во-первых, количество аккумуляторов увеличивается. Но в этой ситуации цена аккумулятора повышается, и слишком много места в машине занимают аккумуляторы. · Энергетическая емкость твердотельной батареи больше, чем у литий-ионной батареи, использующей раствор жидкого электролита.

Нет шансов взрыва или пожара, поэтому нет необходимости в компонентах безопасности, что позволяет сэкономить больше места. Тогда у нас будет больше места для размещения в батарее более активных материалов, которые увеличивают ее мощность.· Поскольку требуется лишь небольшое количество батарей, твердотельная батарея увеличит энергоемкость на единицу площади. С этой целью твердотельный аккумулятор подходит для изготовления модульной и пакетной аккумуляторной системы электромобиля, требующей большой емкости.

Перспективные материалы

При зарядке и разрядке аккумуляторные электролиты перемещают ионы лития между положительным и отрицательным электродами. В большинстве литий-ионных аккумуляторов используется жидкий электролит, который может воспламениться при проколе аккумулятора или коротком замыкании.С другой стороны, твердые электролиты редко загораются и потенциально более эффективны. Сегодня большинство используемых твердых электролитов слишком нестабильны, неэффективны и дороги, чтобы быть коммерчески жизнеспособными.

Многообещающие результаты

Текущее исследование показывает, что литий-бор-серные электролиты могут быть примерно в два раза стабильнее, чем ведущие твердые электролиты. Стабильность может повлиять на количество энергии, которое батарея может хранить на единицу веса. Это может означать больший запас хода в электромобилях.

Твердоэлектролитная батарея должна быть сконструирована таким образом, чтобы электромобиль мог двигаться дальше и работать безопасно.

Электролит препятствует переходу на магниевый аккумулятор

Недорогой недендритный металлический магний является идеальным анодом для литий-ионной батареи. В настоящее время развитие магниевых электролитов определяет скорость прогресса в этой области, поскольку свойства электролита определяют класс используемых катодов.Здесь представлен обзор последних достижений в области электролита для магниевых аккумуляторов и перспективы решения существующих проблем. Во-первых, было показано, что теория функционала плотности предсказывает потенциальное окно магниевых электролитов на инертных электродах. Во-вторых, мы сообщаем о первоначальных усилиях, направленных на преодоление коррозионных свойств этих органоалюминатов магния по отношению к менее благородным металлам, таким как нержавеющая сталь. Это серьезная проблема при разработке высоковольтных магниевых электролитов, необходимых для батарей, работающих при напряжении выше 3 В.Наконец, мы коснемся катодных кандидатов, включая классы вставки и преобразования. Один из конверсионных катодов, на который мы обращаем особое внимание, — это электрофильная сера, которая может быть соединена с анодами металлического магния с использованием ненуклеофильных электролитов, полученных простой кристаллизацией in situ, генерируемых органоалюминатов магния. По сути, ненуклеофильные электролиты открывают двери для исследований магниево-серных батарей.

У вас есть доступ к этой статье

Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?

аккумуляторов | Бесплатный полнотекстовый | Разработка электролита для растворимой свинцовой проточной батареи окислительно-восстановительного потенциала путем повторной обработки отработанных электродов свинцово-кислотной батареи

Рисунок 1. Свинцово-кислотная батарея на 12 В с распиленной крышкой, чтобы показать шесть отсеков, в каждом из которых находятся пять отрицательных и четыре положительных электродов. Ведущие токосъемники подключены к каждому электроду, а положительные соединения соединены вместе, как и отрицательные электроды. Соединение поддерживается последовательно по шести ячейкам и заканчивается двумя внешними выводами.

Рисунок 1. Свинцово-кислотная батарея на 12 В с распиленной крышкой, чтобы показать шесть отсеков, в каждом из которых находятся пять отрицательных и четыре положительных электродов.Ведущие токосъемники подключены к каждому электроду, а положительные соединения соединены вместе, как и отрицательные электроды. Соединение поддерживается последовательно по шести ячейкам и заканчивается двумя внешними выводами.

Рисунок 2. ( a ) Батарея VRLA на 12 В, показывающая извлечение содержимого одного из шести элементов; и ( b ) Многоэлектродный узел с сепаратором из абсорбированного стекломата.

Рисунок 3. План восстановления свинца для приготовления электролита. Электроды, извлеченные из разряженной батареи VRLA с напряжением холостого хода менее 11,8 В, каждый помещали в химический стакан. К электродам добавляли 2,5 моль · дм ^— ³ МСА. Содержимое нагревали либо до 30 ° C, либо до 40 ° C. В первых двух случаях H ₂ O ₂ не добавлялось, в следующих двух случаях 0,09 моль · дм ^— ³ H ₂ O ₂ добавлялось в химический стакан, в то время как в последних двух было 0 .90 моль · дм ^— ³ H ₂ O ₂.

Рисунок 4. Эскиз трехэлектродной ячейки для циклической вольтамперометрии с электродом сравнения с платиновой проволочной сеткой 1,2 см², рабочим электродом с вращающимся диском из стекловидного углерода 0,1527 см² и стандартным электродом с насыщенной каломелью.

Рисунок 5. Результаты циклической вольтамперометрии восстановленного электролита: 1 моль · дм ^— ³ MSA с использованием вращающегося дискового рабочего электрода (WE) из стекловидного углерода, вращаемого со скоростью 800 об / мин, с проволочным электродом сравнения (RF) и стандартным каломельным электродом (SCE) где развертка потенциала применялась при 25 мВ · с ^– ¹ при комнатной температуре. ( a ) Для пары Pb / Pb² ⁺ потенциал изменялся в диапазоне от -0,7 В до -0,2 В. ( b ) Для PbO ₂ / Pb² ⁺ потенциал изменялся между 0.2 В и 1,9 В.

Таблица 1. Сравнение свинцово-кислотных аккумуляторов с коммерческими проточными аккумуляторами по плотности энергии, напряжению элементов, сроку службы и глубине разряда, энергоэффективности и оценочной стоимости.

Технология	Свинцово-кислотная	Растворимая свинцовая батарея	Полностью ванадий / ванадий-бромный	Цинк-бром
Напряжение элемента, В	2.0 [5]	1,78	1,4 / 1,0 [1]	1,8
Энергоэффективность,%	75–85 [9]	65% [10]	(80–85) / ( 60–70) [11]	65–75
Срок службы в цикле	200–2000	2000 [12]	12 000 [13]	10 000
при глубине разряда	70% –30%	100%	100%	100%
Рекомендуемый диапазон рабочих температур, ° C	20–25	35–55	(5–40) / (0–50) [ 11]	20–50
Стоимость, € / кВтч	50–150 [14]	—	140–400 [15]	800

Таблица 2. Химические реагенты, используемые при извлечении свинца, а также при титровании. При необходимости указываются химическое наименование и чистота, а также наименование поставщика.

SO ₃ H UK NH

Химическая	Молекулярная формула	Чистота / концентрация	Поставщик
Метансульфоновая кислота (MSA)	CH ₃ SO ₃ H
Метансульфонат свинца	Pb (CH ₃ SO ₃) ₂	50% по массе	Sigma Aldrich
2 Пероксид водорода _₂	4 H	30% по массе	Sigma Aldrich
EDTA	C ₁₀ H ₁₆ N ₂ O ₈	99.4–100,6	Sigma Aldrich
Эриохром черный T	C ₂₀ H ₁₂ N ₃ NaO ₇ S	—	Sigma Aldrich
Гидроксид аммония	4 OH	28,0–30% NH ₃	Sigma Aldrich
Хлорид аммония	NH ₄ Cl	99,5%	Sigma Aldrich
		Калий хлорид .5%	Fisher Scientific, Лафборо, Великобритания
Винная кислота	C ₄ H ₆ O ₆	99,5%	Sigma Aldrich

Таблица 3. Сравнение концентраций ионов Pb² ⁺, полученных при измерениях массы и титровании. Разница между двумя значениями во всех случаях составляет менее 10%.

Таблица 3. Сравнение концентраций ионов Pb² ⁺, полученных при измерениях массы и титровании.Разница между двумя значениями во всех случаях составляет менее 10%.

[Pb² ⁺] в моль · дм ^— ³ по

% Отклонение

Измерение массы

Титрование

0,65

0,618 9018 9018 9018 9018 9018

0,670

1,5

0,73

0,716

1,9

0,87

0.860

1,2

0,95

0,890

6,3

0,96

0,900

6,3

1,06

0,930

Таблица 4. Количество ионов Pb² ⁺ в растворе, полученном растворением твердых электродов батареи VRLA. Показанные температуры усреднены за 6 часов.

Таблица 4. Количество ионов Pb² ⁺ в растворе, полученном растворением твердых электродов батареи VRLA.Показанные температуры усреднены за 6 часов.

9018 9018 9018 9018 9018 9018 9018 1,00

Метод	Материал электрода (г)	Средняя температура (° C)	[H ₂ O ₂] (моль · дм ^— ³)	[Pb ²⁺] (моль · дм ^— ³)
1	250	30	—	0,16
2	250	45				9018	250	30	0.09	0,51
4	250	40	0,09	0,75
5	250	30	0,90	0,90	0,91

Таблица 5. Эксплуатационные данные проточной ячейки 10 см. ², сравнивающие электролит, восстановленный из обычных свинцово-кислотных аккумуляторов с использованием методологии, подробно описанной в этой статье, и стандартного электролита, полученного из лабораторных реагентов.

Электролит	Эффективность заряда /%	Эффективность энергии /%	КПД по напряжению /%
Восстановленный	81	52 85182	64					стандарт	64

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Электролитов больше не постскриптум к истории об аккумуляторах | Мнение

Разработчики батарей, возможно, только что были удостоены Нобелевской премии по химии 2019 года, но это не значит, что технология хоть сколько-нибудь близка к тому, чтобы стать готовым продуктом.В то время как пару лет назад мы часто рассказывали вам новости о новых материалах электродов, которые обещали улучшить аккумуляторы, я замечаю гораздо больше исследований альтернативных электролитов.

Идеальный электролит аккумуляторной батареи переносит ионы, как жидкость, но сопротивляется морфологической и гидродинамической нестабильности, как твердое тело. Быть дешевым и простым в изготовлении — тоже само собой разумеющееся. Тем не менее, исследования электролитов привлекают множество сложных материалов, таких как супергалогены, расплавленные соли и самовосстанавливающиеся полимеры.

Большая часть исследований Джона Гуденаф в области батарей касалась катодных материалов. Тем не менее, последнее исследование нашего старейшего нобелевского лауреата, опубликованное всего за семь дней до объявления его премии, касается полимерной сети, способной улавливать жидкие электролиты. ¹ Иммобилизация жидкого электролита во время цикла значительно снижает побочные реакции во время работы элемента, но по-прежнему быстро переносит ионы лития между электродами. Гуденаф и его коллеги из Техасского университета в Остине говорят, что преимущества этой системы делают ее подходящей для использования с металлическими литиевыми или натриевыми анодами и, следовательно, для крупномасштабных применений.

Мы также представили некоторые новые исследования электролитов в начале октября, на этот раз для кальциевых батарей. Низкая электроотрицательность, двойная валентность, обилие и низкая стоимость кальция означают, что он имеет огромный потенциал в качестве компонента в высоковольтных сетевых батареях. Устранение заторов, возникающих из-за отсутствия совместимого электролита, означает, что исследователи могут продолжать извлекать выгоду из этих свойств.

Повышенная безопасность — типичная цель многих исследований электролитов, и тесты для измерения температуры вспышки электролита и времени самозатухания становятся все более важными в таких исследованиях.Спрос на сверхбыстрые перезаряжаемые устройства означает, что мы видим аккумуляторные системы с большим количеством окислительных катодов и большим количеством восстанавливающих анодов. Исследователи адаптируют электрохимические окна электролитов, чтобы поддерживать эти разные химические составы электродов и максимизировать безопасность.

Правильные электролиты играют ключевую роль в создании аккумуляторных батарей, которые могут обеспечить безопасное, недорогое и энергоемкое хранение. Без таких батарей общество не сможет справиться с прерывистой природой возобновляемых источников энергии.Литий-ионные батареи и их родственники, несомненно, улучшили нашу жизнь, но теперь общество полагается на них, чтобы спасти нашу планету.

Достижения и проблемы в разработке электролитов для аккумуляторов с концентрацией соли

Xu, K. Неводные жидкие электролиты для литиевых аккумуляторных батарей. Chem. Ред. 104 , 4303–4417 (2004).

Google Scholar

Fong, R., von Sacken, U.И Дан, Дж. Р. Исследования интеркаляции лития в углерод с использованием неводных электрохимических ячеек. J. Electrochem. Soc. 137 , 2009–2013 (1990).

Google Scholar

Myung, S.-T., Sasaki, Y., Sakurada, S., Sun, Y.-K. И Яширо, Х. Электрохимическое поведение токосъемников для литиевых батарей в неводном растворе алкилкарбоната и анализ поверхности с помощью ToF-SIMS. Электрохим.Acta 55 , 288–297 (2009).

Google Scholar

Сюй, К. Электролиты и межфазные границы в литий-ионных аккумуляторах и не только. Chem. Ред. 114 , 11503–11618 (2014).

Google Scholar

Wang, D. Y. et al. Систематическое исследование добавок электролита в ячейках Li [Ni _1/3 Mn _1/3 Co _1/3] O ₂ (NMC) / графитовых мешочках. J. Electrochem. Soc. 161 , A1818 – A1827 (2014).

Google Scholar

Watanabe, M. et al. Применение ионных жидкостей для накопления и преобразования энергии в материалах и устройствах. Chem. Ред. 117 , 7190–7239 (2017).

Google Scholar

Халлинан Д. Т. и Балсара Н. П. Полимерные электролиты. Annu.Rev. Mater. Res. 43 , 503–525 (2013).

Google Scholar

Янек, Дж. И Зейер, У. Г. Надежное будущее для разработки аккумуляторов. Nat. Энергетика 1 , 16141 (2016).

Google Scholar

Manthiram, A., Yu, X. & Wang, S. Химия литиевых батарей обеспечивается твердотельными электролитами. Nat. Rev. Mater. 2 , 16103 (2017).

Google Scholar

10.

Yamada, Y. & Yamada, A. Review — суперконцентрированные электролиты для литиевых батарей. J. Electrochem. Soc. 162 , A2406 – A2423 (2015).

Google Scholar

11.

Чжэн, Дж., Лочала, Дж. А., Квок, А., Дэн, З. Д. и Сяо, Дж. Прогресс в исследованиях в направлении понимания уникальных интерфейсов между концентрированными электролитами и электродами для накопителей энергии. Adv. Sci. 4 , 1700032 (2017).

Google Scholar

12.

Yoshida, K. et al. Повышение окислительной стабильности и механизм переноса заряда в эквимолярных комплексах глим-литиевой соли. J. Am. Chem. Soc. 133 , 13121–13129 (2011). В этой работе сообщается об увеличении стойкости к окислению концентрированных электролитов и разъясняется механизм (нисходящий сдвиг HOMO). .

Google Scholar

13.

Сео, Д. М., Бородин, О., Хан, С.-Д., Бойл, П. Д., Хендерсон, В. А. Сольватация электролитов и ионная ассоциация II. Смеси ацетонитрил-литиевых солей: высокодиссоциированные соли. J. Electrochem. Soc. 159 , A1489 – A1500 (2012).

Google Scholar

14.

Yamada, Y. et al. Необычная стабильность суперконцентрированных электролитов на основе ацетонитрила для быстро заряжаемых литий-ионных аккумуляторов. J. Am.Chem. Soc. 136 , 5039–5046 (2014). В этой работе сообщается о повышении устойчивости к восстановлению концентрированных электролитов и разъясняется механизм (образование SEI на основе анионов) .

Google Scholar

15.

Yamada, Y. et al. Общее наблюдение за внедрением лития в графит в сверхконцентрированных электролитах, не содержащих этиленкарбоната. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 6 , 10892–10899 (2014).

Google Scholar

16.

McOwen, D. W. et al. Концентрированные электролиты: расшифровка свойств электролита и переоценка механизмов коррозии Al. Energy Environ. Sci. 7 , 416–426 (2014).

Google Scholar

17.

Zhang, C. et al. Хелатные эффекты в глим / литий-бис (трифторметансульфонил) амид-сольватных ионных жидкостях, часть 2: важность стабильности сольватной структуры для электролитов литиевых батарей. J. Phys. Chem. С 118 , 17362–17373 (2014).

Google Scholar

18.

Ямада Ю., Ягаши М., Абэ Т. и Ямада А. Сверхконцентрированный эфирный электролит для быстрой зарядки литий-ионных аккумуляторов. Chem. Commun. 49 , 11194 (2013).

Google Scholar

19.

Петибон, Р., Эйкен, К. П., Ма, Л., Сюн, Д. и Дан, Дж.R. Использование этилацетата в качестве единственного растворителя в высококонцентрированном электролите для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 154 , 287–293 (2015).

Google Scholar

20.

Wang, J. et al. Сверхконцентрированные электролиты для высоковольтной литий-ионной батареи. Nat. Commun. 7 , 12032 (2016). В данной работе продемонстрирована обратимая работа аккумуляторов 5 В класса — с концентрированными электролитами .

Google Scholar

21.

Wang, J. et al. Огнетушащие органические электролиты для безопасных аккумуляторов. Nat. Энергетика 3 , 22–29 (2018). В этой работе были представлены не — горючие и огнегасящие — органические электролиты, которые позволили длительное время — циклически сменять батареи .

Google Scholar

22.

Чой, Дж.W. & Aurbach, D. Перспективы и реальность постлитий-ионных аккумуляторов с высокой плотностью энергии. Nat. Rev. Mater. 1 , 16013 (2016).

Google Scholar

23.

Aurbach, D. et al. Обзор взаимодействия электродов с раствором электролита, связанных с катодными материалами для литий-ионных аккумуляторов. J. Источники энергии 165 , 491–499 (2007).

Google Scholar

24.

Kim, J.-H. и другие. Понимание механизма уменьшения емкости в LiNi _0,5 Mn _1,5 O ₄ / графитовые литий-ионные батареи. Электрохим. Acta 90 , 556–562 (2013).

Google Scholar

25.

Ван Х., Ясукава Э. и Мори С. Ингибирование анодной коррозии токосъемника с алюминиевым катодом при перезарядке в имидных электролитах лития. Электрохим. Acta 45 , 2677–2684 (2000).

Google Scholar

26.

Li, L. et al. Транспортно-электрохимические свойства и спектральные особенности неводных электролитов, содержащих LiFSI, в линейных карбонатных растворителях. J. Electrochem. Soc. 158 , A74 – A82 (2011).

Google Scholar

27.

Matsumoto, K. et al. Подавление коррозии алюминия за счет использования электролита LiTFSI высокой концентрации. J. Источники энергии 231 , 234–238 (2013). Эта работа продемонстрировала защиту от коррозии алюминиевого токосъемника в концентрированных электролитах. .

Google Scholar

28.

Suo, L., Hu, Y.-S., Li, H., Armand, M. & Chen, L. Новый класс сольвентно-солевого электролита для перезаряжаемого металлического лития высокой энергии. батареи. Nat. Commun. 4 , 1481 (2013). В этой работе сообщается о меньшей растворимости полисульфида лития в концентрированных электролитах для достижения лучшего цикла литий-серных батарей. .

Google Scholar

29.

Dokko, K. et al. Сольват-ионный жидкий электролит для Li-S аккумуляторов. J. Electrochem. Soc. 160 , A1304 – A1310 (2013 г.). В этой работе сообщается о разбавлении концентрированных электролитов растворителем с низкой полярностью –, который может сохранять необычные функции исходных концентрированных электролитов с более низкой вязкостью и более высокой ионной проводимостью .

Google Scholar

30.

Jiao, S. et al. Устойчивое циклирование высоковольтных литий-металлических батарей в эфирных электролитах. Nat. Энергетика 3 , 739–746 (2018).

Google Scholar

31.

Jeong, S.K. et al. Подавление образования дендритного лития с помощью концентрированных растворов электролитов. Electrochem. Commun. 10 , 635–638 (2008). В этой работе была применена концепция концентрированных электролитов к анодам из металлического лития для достижения лучшей кулоновской эффективности и меньшего количества дендритных отложений.

Google Scholar

32.
Qian, J. et al. Высокая скорость и стабильная работа анода из металлического лития. Nat. Commun. 6 , 6362 (2015).

Google Scholar

33.
Tatara, R. et al. Сольват-ионная жидкость [Li (триглим) ₁] [NTf ₂] в качестве электролита для перезаряжаемых литиево-воздушных батарей: глубина разряда и обратимость. Chem.Lett. 42 , 1053–1055 (2013).

Google Scholar

34.
Li, F., Zhang, T., Yamada, Y., Yamada, A. & Zhou, H. Повышенная эффективность цикличности Li-O ₂ батарей за счет оптимизированной концентрации электролита LiTFSA в глимах . Adv. Energy Mater. 3 , 532–538 (2013).

Google Scholar

35.
He, M. et al.Концентрированный электролит для натрий-кислородной батареи: сольватационная структура и увеличенный срок службы. Angew. Chem. Int. Эд. 55 , 15310–15314 (2016).

Google Scholar

36.
Liu, B. et al. Повышенная стабильность при работе перезаряжаемых Li-O ₂ батарей при использовании электролитов с высокой концентрацией. Adv. Функц. Матер. 26 , 605–613 (2016).

Google Scholar

37.
Liu, B. et al. Стабилизация металлического Li-анода в электролитах на основе ДМСО путем оптимизации координации соль-растворитель для Li-O ₂ батарей. Adv. Energy Mater. 7 , 1602605 (2017).

Google Scholar

38.
Okuoka, S. et al. Новая герметичная литий-пероксидная батарея с катодом Li ₂ O, легированным кобальтом, в сверхконцентрированном литий-бис (фторсульфонил) амидном электролите. Sci.Отчетность 4 , 5684 (2014).

Google Scholar

39.
Могенсен Р., Бранделл Д. и Юнеси Р. Растворимость межфазной фазы твердых электролитов (SEI) в ионно-натриевых батареях. ACS Energy Lett. 1 , 1173–1178 (2016).

Google Scholar

40.
Ribière, P. et al. Исследование пожарной опасности литий-ионных аккумуляторных элементов методом пожарной калориметрии. Energy Environ. Sci. 5 , 5271–5280 (2012).

Google Scholar

41.
Ping, P. et al. Исследование огнестойкости высокоэнергетических литий-ионных аккумуляторов с помощью натурных испытаний на горение. J. Источники энергии 285 , 80–89 (2015).

Google Scholar

42.
Wang, X., Yasukawa, E. & Kasuya, S. Негорючие триметилфосфатные электролиты для литий-ионных батарей, содержащие растворитель: I.фундаментальные свойства. J. Electrochem. Soc. 148 , A1058 – A1065 (2001).

Google Scholar

43.
Matsumoto, K. et al. Повышение производительности ионно-литиевой батареи с негорючим смешанным электролитом TMP за счет оптимизации концентрации литиевой соли и технологии предварительной формовки SEI на графитовом аноде. J. Electrochem. Soc. 161 , A831 – A834 (2014).

Google Scholar

44.
Zeng, Z. et al. Более безопасный натрий-ионный аккумулятор на основе негорючего органического фосфатного электролита. Adv. Sci. 3 , 1600066 (2016).

Google Scholar

45.
Hess, S., Wohlfahrt-Mehrens, M. & Wachtler, M. Воспламеняемость электролитов литий-ионных аккумуляторов: измерения температуры вспышки и времени самозатухания. J. Electrochem. Soc. 162 , A3084 – A3097 (2015).

Google Scholar

46.
Zeng, Z. et al. Негорючие электролиты с высоким соотношением соли и растворителя для литий-ионных и литий-металлических аккумуляторов. Nat. Энергетика 3 , 674–681 (2018).

Google Scholar

47.
Suo, L. et al. Электролит «вода в соли» позволяет получать высоковольтные водные литий-ионные химические соединения. Наука 350 , 938–943 (2015). Эта работа применила концепцию концентрированных электролитов к водной системе для получения высоковольтных водных батарей .

Google Scholar

48.
Yamada, Y. et al. Электролиты гидрат-расплав для водных аккумуляторов с высокой плотностью энергии. Nat. Энергетика 1 , 16129 (2016).

Google Scholar

49.
Yang, C. et al. Водные литий-ионные аккумуляторы 4,0 В. Джоуль 1 , 122–132 (2017).

Google Scholar

50.
Zheng, H., Li, J., Song, X., Liu, G. & Battaglia, V.S. Комплексное понимание влияния толщины электродов на электрохимические характеристики катодов литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 71 , 258–265 (2012).

Google Scholar

51.
Sander, J. S., Erb, R. M., Li, L., Gurijala, A. & Chiang, Y.-M. Электроды аккумуляторных батарей с высокими эксплуатационными характеристиками с помощью магнитного шаблона Nat. Энергетика 1 , 16099 (2016).

Google Scholar

52.
Takada, K. et al. Необычная пассивирующая способность суперконцентрированных электролитов по отношению к твердым углеродным отрицательным электродам в натрий-ионных батареях. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9 , 33802–33809 (2017).

Google Scholar

53.
Айхара, Ю., Сугимото, К., Прайс, В. С., Хаямизу, К. Ионная проводимость и самодиффузия почти бесконечно малой концентрации в электролитах на основе литиевой соли и органических растворителей. J. Chem. Phys. 113 , 1981–1991 (2000).

Google Scholar

54.
Тан, З. К., Цзе, Дж. С. и Лю, Л. М. Необычный механизм переноса ионов лития в жидких электролитах: исследование из первых принципов. J. Phys. Chem. Lett. 7 , 4795–4801 (2016).

Google Scholar

55.
Окоши, М., Чоу, К. П. и Накай, Х. Теоретический анализ диффузии ионов-носителей в растворах суперконцентрированных электролитов для натриево-ионных аккумуляторов. J. Phys. Chem. B 122 , 2600–2609 (2018).

Google Scholar

56.
Бородин О. и др. Структура жидкости с наногетерогенной структурой способствует переносу катионов в концентрированных электролитах. ACS Nano 11 , 10462–10471 (2017).

Google Scholar

57.
Уширогата К., Содеяма К., Футера З., Татеяма Ю. и Окуно Ю.Прибрежный механизм агрегации продуктов разложения электролита для объяснения межфазного образования твердого электролита. J. Electrochem. Soc. 162 , A2670 – A2678 (2015).

Google Scholar

58.
Jeong, S.-K., Inaba, M., Iriyama, Y., Abe, T. & Ogumi, Z. Электрохимическое интеркалирование иона лития в графит из растворов пропиленкарбоната. Electrochem. Solid State Lett. 6 , A13 – A15 (2003). Эта работа обнаружила необычное поведение концентрированных электролитов в литий-ионных батареях .

Google Scholar

59.
Yamada, Y. et al. Механизм предотвращения коррозии металлического алюминия в суперконцентрированных электролитах. ХимЭлектроХим 2 , 1687–1694 (2015).

Google Scholar

60.
Alvarado, J. et al.Бескарбонатный электролит на основе сульфона для высоковольтных литий-ионных аккумуляторов. Mater. Сегодня 21 , 341–353 (2018).

Google Scholar

61.
Moon, H. et al. Растворитель в растворах электролитов контролирует электрохимические реакции в литий-ионных и литий-серных батареях. J. Phys. Chem. С 6 , 3957–3970 (2015).

Google Scholar

62.
Ren, X. et al. Локализованные высококонцентрированные сульфоновые электролиты для высокоэффективных литий-металлических батарей. Chem 4 , 1877–1892 (2018).

Google Scholar

63.
Ueno, K. et al. Сольватация Li ⁺ и ионный транспорт в сольватных ионных жидкостях лития, разбавленных молекулярными растворителями. J. Phys. Chem. C 120 , 15792–15802 (2016).

Google Scholar

64.
Chen, S. et al. Высоковольтные литий-металлические батареи с локализованными электролитами высокой концентрации. Adv. Матер. 1706102 , 1706102 (2018).

Google Scholar

65.
Doi, T., Shimizu, Y., Hashinokuchi, M. & Inaba, M. Разбавление высококонцентрированного раствора электролита LiBF ₄ / пропиленкарбоната фторалкиловыми эфирами для 5-V LiNi _0,5 Mn _1,5 O ₄ положительные электроды. J. Electrochem. Soc. 164 , A6412 – A6416 (2017).

Google Scholar

66.
Ябуучи, Н., Кубота, К., Дахби, М. и Комаба, С. Исследования в области натрий-ионных аккумуляторов. Chem. Ред. 114 , 11636–11682 (2014).

Google Scholar

67.
Ву, X., Леонард, Д. П. и Джи, X. Новые неводные калий-ионные батареи: проблемы и возможности. Chem. Матер. 29 , 5031–5042 (2017).

Google Scholar

68.
Erickson, E.M. et al. Обзор — разработка передовых аккумуляторных батарей: постоянная задача при выборе подходящих растворов электролитов. J. Electrochem. Soc. 162 , A2424 – A2438 (2015).

Google Scholar

69.
Elia, G.A. et al.Обзор и перспективы алюминиевых батарей. Adv. Матер. 28 , 7564–7579 (2016).

Google Scholar

70.
Komaba, S. et al. Электрохимическое введение Na и переход между фазами твердого электролита для твердоуглеродных электродов и применение в Na-ионных батареях. Adv. Функц. Матер. 21 , 3859–3867 (2011).

Google Scholar

71.
Ponrouch, A., Marchante, E., Courty, M., Tarascon, J.-M. И Паласин М. Р. В поисках оптимального электролита для Na-ионных аккумуляторов. Energy Environ. Sci. 5 , 8572–8583 (2012).

Google Scholar

72.
Eshetu, G.G. et al. Всестороннее понимание реакционной способности электролитов на основе ионов натрия. ChemSusChem 9 , 462–471 (2016).

Google Scholar

73.
Цзянь, З., Луо, В. и Джи, X. Угольные электроды для K-ионных аккумуляторов. J. Am. Chem. Soc. 137 , 11566–11569 (2015).

Google Scholar

74.
Комаба, С., Хасегава, Т., Дахби, М. и Кубота, К. Внедрение калия в графит для создания высоковольтных / мощных калий-ионных батарей и калий-ионных конденсаторов. Electrochem. Commun. 60 , 172–175 (2015).

Google Scholar

75.
Окоши, М., Ямада, Ю., Комаба, С., Ямада, А., Накай, Х. Теоретический анализ взаимодействий между ионами калия и растворителями органических электролитов: сравнение с ионами лития, натрия и магния. J. Electrochem. Soc. 164 , A54 – A60 (2017).

Google Scholar

76.
Aurbach, D. et al. Опытные образцы систем аккумуляторных магниевых батарей. Nature 407 , 724–727 (2000).

Google Scholar

77.
Cheng, Y. et al. Высокоактивные электролиты для Mg-аккумуляторов на основе катионного комплекса [Mg ₂ (μ-Cl) ^{2] 2+} в диметоксиэтане. Phys. Chem. Chem. Phys. 17 , 13307–13314 (2015).

Google Scholar

78.
Lin, M.C. et al. Сверхбыстрый перезаряжаемый алюминиево-ионный аккумулятор. Природа 520 , 325–328 (2015).

Google Scholar

79.
Huang, F. et al. Повышение производительности металлических литиевых батарей за счет настройки структуры раствора электролита. J. Mater. Chem. А 6 , 1612–1620 (2018).

Google Scholar

80.
Чен, Ф. и Форсайт, М. Выяснение механизма переноса и повышенных чисел переноса щелочных ионов в смешанных ионных расплавленных солях щелочных металлов и органических соединений. Phys. Chem. Chem. Phys. 18 , 19336–19344 (2016).

Google Scholar

81.
Динг, М.С., Фон Кресче, А. и Сюй, К. Проводимость, вязкость и их корреляция для сверхконцентрированного водного электролита. J. Phys. Chem. C 121 , 2149–2153 (2017).

Google Scholar

82.
Содеяма, К., Ямада, Ю., Айкава, К., Ямада, А. и Татеяма, Ю. Механизм восстановления жертвенного аниона для улучшения электрохимической стабильности высококонцентрированного электролита на основе соли лития. J. Phys. Chem. С 118 , 14091–14097 (2014).

Google Scholar

83.
Yamada, Y. & Yamada, A. Сверхконцентрированные электролиты для создания новой межфазной химии в неводных и водных аккумуляторных батареях. Chem. Lett. 46 , 1056–1064 (2017).

Google Scholar

84.
Suo, L. et al. Фторсодержащие электролиты позволяют использовать высокообратимые литий-металлические батареи класса 5 В. Proc. Natl Acad. Sci. США 115 , 1156–1161 (2018).

Google Scholar

85.
Lee, J. et al. Ультраконцентрированные электролиты на основе бис (фторсульфонил) имида натрия для высокоэффективных металлических натриевых батарей. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 9 , 3723–3732 (2017).

Google Scholar

86.
Takenaka, N. et al. Микроскопический механизм образования межфазной пленки твердого электролита в литий-ионных аккумуляторах с высококонцентрированным электролитом. J. Phys. Chem. С 122 , 2564–2571 (2018).

Google Scholar

87.
Пэн, К., Лю, Х.& Ye, S. Адсорбция органических карбонатных растворителей на поверхности углерода, исследованная с помощью колебательной спектроскопии генерации суммарной частоты (SFG). J. Electroanal. Chem. 800 , 134–143 (2017).

Google Scholar

88.
Leung, K. et al. Использование осаждения атомных слоев для предотвращения разложения растворителя в литий-ионных батареях: моделирование из первых принципов и экспериментальные исследования. J. Am. Chem. Soc. 133 , 14741–14754 (2011).

Google Scholar

89.
Такерман М. Э., Маркс Д. и Паринелло М. Природа и механизм переноса гидратированных гидроксид-ионов в водном растворе. Nature 417 , 925–929 (2002).

Google Scholar

90.
Маркс Д., Такерман М. Э., Хаттер Дж. И Парринелло М. Природа гидратированного избыточного протона в воде. Nature 397 , 601–604 (1998).

Google Scholar

91.
Бородин О. и др. Моделирование электрохимической стабильности электролита аккумулятора и межфазной структуры. В соотв. Chem. Res. 50 , 2886–2894 (2017).

Google Scholar

92.
Бородин, О. и Смит, Г. Д. Разработка многочастичных поляризуемых силовых полей для литиевых батарей: 2. Легированный LiTFSI олигоэфир, полиэфир и электролиты на основе карбоната. J. Phys. Chem. B 110 , 6293–6299 (2006).

Google Scholar

93.
Kohagen, M. et al. Характеристики квантово-химических зарядов и стойкость ионных клеток в ионных жидкостях. исследование моделирования молекулярной динамики 1- n -бутил-3-метилимидазолий бромид. J. Phys. Chem. B 115 , 693–702 (2011).

Google Scholar

94.
Такенака Н., Сузуки Ю., Сакаи Х. и Нагаока М. О электролитозависимом образовании межфазной пленки твердого электролита в литий-ионных батареях: высокая чувствительность к небольшим структурным различиям молекул электролита. J. Phys. Chem. С 118 , 10874–10882 (2014).

Google Scholar

95.
Cuisinier, M. et al. Уникальное поведение нерастворителей для полисульфидов в литий-серных батареях. Energy Environ. Sci. 7 , 2697–2705 (2014).

Google Scholar

96.
Moon, H. et al. Механизм десольватации ионов лития на границе раздела графитового электрода и сольват-ионной жидкости глим – соль лития. J. Phys. Chem. B 118 , 20246–20256 (2014).

Google Scholar

97.
Kim, H. et al. Формирование на месте защитных покрытий на серных катодах литиевых аккумуляторов с использованием органических электролитов на основе LiFSI. Adv. Energy Mater. 5 , 1401792 (2015).

Google Scholar

98.
Дои, Т., Масухара, Р., Хашинокути, М., Симидзу, Ю. и Инаба, М. Концентрированный LiPF ₆ / ПК растворы электролита для 5-В LiNi _0,5 Mn _1,5 O ₄ положительный электрод в литий-ионных аккумуляторах. Электрохим. Acta 209 , 219–224 (2016).

Google Scholar

99.
Suo, L. et al. Усовершенствованная высоковольтная литий-ионная аккумуляторная батарея на водной основе с использованием электролита «вода в бисоле». Angew. Chem. Int. Эд. 55 , 7136–7141 (2016).

Google Scholar

100.
Lu, D. et al. Формирование обратимой границы раздела твердых электролитов на поверхности графита из концентрированных электролитов. Nano Lett. 17 , 1602–1609 (2017).

Google Scholar

101.
Шига Т., Като Ю., Кондо Х. и Окуда С. Самозатухающие электролиты с использованием фторированных алкилфосфатов для литиевых батарей. J. Mater. Chem. А 5 , 5156–5162 (2017).

Google Scholar

102.
Yang, C. et al. Уникальный химический состав Li-ion / серы на водной основе с высокой плотностью энергии и обратимостью. Proc. Natl Acad. Sci. США 114 , 6197–6202 (2017).

Google Scholar

103.
Fan, X. et al. Сильно фторированные межфазные границы позволяют использовать литий-металлические батареи высокого напряжения. Chem 4 , 174–185 (2018).

Google Scholar

104.
Zheng, J. et al. Чрезвычайно стабильные натриево-металлические батареи, обеспечиваемые локализованными электролитами с высокой концентрацией. ACS Energy Lett. 3 , 315–321 (2018).

Google Scholar

105.
Wang, F. et al. Металлический цинк-анод с высокой степенью обратимости для водных аккумуляторов. Nat. Матер. 17 , 543–549 (2018).

Google Scholar

106.
Chen, S. et al. Высокоэффективные литий-металлические батареи с негорючими электролитами. Джоуль 2 , 1548–1558 (2018).

Google Scholar

107.
Tamura, T. et al. Новые глим-циклические имидно-литиевые солевые комплексы как термостабильные электролиты для литиевых батарей. J. Источники энергии 195 , 6095–6100 (2010).

Google Scholar

108.
Ямада Ю., Такадзава Ю., Миядзаки К. и Абэ Т. Электрохимическое интеркалирование лития в графит в электролитах на основе диметилсульфоксида: влияние сольватационной структуры иона лития. J. Phys. Chem. C 114 , 11680–11685 (2010).

Google Scholar

Границы | Последние достижения в области электролитов для цинково-воздушных батарей

Введение

Zn – воздушный аккумулятор имеет высокую удельную энергию (1,218 Втч · кг ⁻¹).Между тем, присущие ему характеристики, в том числе безопасность и низкая стоимость, делают его одним из самых многообещающих аккумуляторов следующего поколения (Fu et al., 2017; Tan et al., 2017; Han et al., 2019). Роль электролитов упускается из виду по сравнению с горячими исследованиями бифункциональных воздушных электродов для Zn-воздушных батарей. Характеристики электролитов напрямую определяют ионную проводимость и межфазные свойства Zn-воздушной батареи в процессе эксплуатации. Кроме того, это дополнительно влияет на емкость, стабильность при циклическом режиме, а также эффективность зарядки и разрядки элемента (Pei et al., 2014). Zn-воздушные батареи развиваются в направлении высокой эффективности и долговечности, которые невозможно отделить от поддержки электролита с превосходными характеристиками во всех аспектах (R. Mainar et al., 2016). Таким образом, очень важно изучить работу электролитов в Zn-воздушных батареях (Mainar et al., 2018).

В настоящее время щелочной электролит все еще широко используется в батареях на основе цинка для удовлетворения требований низкой стоимости и высокой ионной проводимости и обеспечения стабильности цинкового электрода (R.Mainar et al., 2016; Сюй и др., 2020). Однако он чувствителен к воздействию CO ₂ окружающей среды и относительной влажности. Zn-воздушная батарея в основном зависит от характеристик воздушного электрода. К сожалению, CO ₂ может привести к образованию в электролите K ₂ CO ₃, что отрицательно влияет на пустоту в воздушном электроде (Wang et al., 2014; Fu et al., 2017). Zn – воздушные батареи должны решать проблему испарения электролита или поглощения воды из внешней среды, чтобы хорошо работать в сложной внешней среде.Первый заставляет батарею расширяться, а второй влияет на перенос OH ^— (Chakkaravarthy et al., 1981; Mainar et al., 2018). Ионные жидкости комнатной температуры (RTIL) и твердые электролиты являются альтернативными и эффективными решениями для решения вышеуказанной проблемы. Однако их производительность была ограничена их низкой ионной проводимостью и неквалифицированным интерфейсом. Поэтому в следующих частях мы обсудим статус исследования щелочных электролитов и неводных электролитов в Zn-воздушных батареях.

Водный электролит

LiOH, NaOH и KOH — обычные электролиты для Zn-воздушных аккумуляторов. По сравнению с нейтральными и кислотными электролитами щелочные электролиты хорошо сочетаются с цинковыми электродами и каталитическими материалами. Между тем, электролит КОН обладает высокой ионной проводимостью и низкой вязкостью. Когда Zn-воздушная батарея разряжается, внешний кислород входит в батарею и реагирует (Уравнение 1) (реакция восстановления кислорода) на границе раздела газ-жидкость-твердое тело (кислород, электролит, электрокатализатор).Цинковый электрод переносит электроны к воздушному электроду через внешнюю нагрузку, а OH ^— на участке реакции генерирует Zn (OH) 42- (уравнение 2). Когда концентрация Zn (OH) 42- достигает максимума, он далее разлагается на ZnO (уравнение 3). Полная реакция цинкового электрода показана в уравнении 4. Во время процесса зарядки происходит обратная реакция (уравнение 1) (реакция выделения кислорода) на границе раздела цинк-электролит, и электрическая энергия накапливается, в то время как цинк осаждается в результате обратной реакции. (Уравнение 3).
O2 + 2h3O + 4e-↔4OH-E = 0,40 В по сравнению с SHE (1) Zn + 4OH-↔Zn (OH) 42- + 2e-E = 1,26 В по сравнению с SHE (2) Zn (OH) 42-↔ZnO + h3O + 2OH- (3) Zn + 2OH-↔ZnO + h3O + 2e-E = 1,26 В по сравнению с SHE (4)
Когда концентрация КОН составляет 6 М, плотность обмена током Zn / Zn ²⁺ достигает 0,21 А · см ^-2, а растворимость ZnO увеличивается с увеличением концентрации КОН (See and White, 1997; Dyer и др., 2009). Следовательно, мы должны обратить внимание на неблагоприятное влияние электролита KOH высокой концентрации на цинковый электрод.Высокая концентрация ZnO производит избыток Zn (OH) 42- и осаждается после разряда, что увеличивает пассивирующее сопротивление цинкового электрода. Кроме того, кинетические параметры восстановления кислорода цинка были очень высокими, что приводило к растворению, миграции и переотложению цинка в различных условиях (R. Mainar et al., 2016).

Есть две основные стратегии решения этой проблемы. Один заключается в изменении состава и структуры цинкового электрода, а другой — в поиске подходящих добавок к электролиту.Известные методы, такие как создание трехмерной структуры цинкового электрода (Parker et al., 2014; Chamoun et al., 2015; Yan et al., 2015) или эффективная добавка для цинкового электрода (Fan et al., 2013; Masri and Mohamad, 2013; Huang et al., 2015) оказались эффективной стратегией решения. Актуальной задачей является точное измерение потенциала и концентрации ионов цинка на поверхности цинкового электрода, чтобы обеспечить адекватную теоретическую поддержку для улучшения условий жизни цинкового электрода в щелочном электролите.В таблице 1 мы суммировали последние работы по добавкам щелочных электролитов. Подходящие добавки в электролиты могут улучшить изменение формы цинкового электрода и производительность Zn-воздушной батареи. Если мы сможем снизить концентрацию КОН, насколько это возможно, не влияя на ионную проводимость электролита, мы полагаем, что производительность Zn-воздушной батареи будет еще больше улучшена. Добавляя K ₂ CO ₃ к высококонцентрированному раствору КОН и оптимизируя структуру батареи, Schröder et al.(2015) не только получили стабильный электрический потенциал, но также улучшили реальную плотность энергии и долгосрочную стабильность Zn-воздушной батареи. Кроме того, ингибирование роста дендритов и выделения водорода из цинкового электрода также зарегистрировано в Zn-воздушной батарее с щелочными электролитами, использующими додецилбензолсульфонат натрия (SDBS) (Yang et al., 2004), полиэтиленгликоль (PEG) (Banik and Akolkar). , 2013), винной / янтарной / лимонной кислотами (Lee et al., 2006) и гидроксидами тетраалкиламмония (Lan et al., 2007).

Таблица 1 . Краткое изложение недавно опубликованной добавки к щелочному электролиту для Zn-воздушных батарей.

Zn – воздушная батарея — это полуоткрытая система, которой для участия в процессе реакции требуется богатый кислород из внешней среды. Углекислый газ (CO ₂) трудно избежать во влажной атмосфере. CO ₂ из внешней атмосферы попадает в батарею через воздушный электрод и реагирует с OH ^— в электролите (уравнения 5, 6).
СО2 + ОН- → HCO3- (5) HCO3− + OH − ↔CO32− + h3O (6)
Ионная проводимость электролита ослабляется из-за образования HCO3- и CO32- и низкой растворимости K ₂ CO ₃ и KHCO ₃. Когда они осаждаются на воздушном электроде, перенос кислорода будет до некоторой степени заблокирован, что приведет к снижению производительности Zn-воздушной батареи. Оптимизация структуры Zn-воздушной батареи и состава слоя адсорбции газа, чтобы позволить кислороду проходить беспрепятственно, но препятствовать прохождению диоксида углерода и водяного пара, является идеальным решением.Для решения вышеуказанных проблем исследователи также предложили несколько решений. Pedicini et al. (1996) создали систему управления воздухом для рециркуляции реагирующего воздуха в металл-воздушной батарее. Goldstein et al. (1997) предложили скрубберную систему для удаления диоксида углерода из металл-воздушной батареи или батареи топливных элементов. Педикни (2002) предложил ограничивать выбросы углекислого газа и водяного пара, когда батарея не используется, путем загрузки воздушной заслонки для электрохимического элемента. Есть много решений для решения этих проблем, но ограничениями являются пороговые значения высокой стоимости и ограниченное использование пространства, что ограничивает развитие Zn-воздушных батарей в практических приложениях.

Система проточного электролита — очень эффективный метод для Zn-воздушных батарей. Электролит перекачивается и циркулирует через систему питания внешних труб и насосов. В дополнение к удалению осажденного карбоната и других побочных продуктов через внешние фильтры проточный электролит улучшает перенос OH ^— и снижает градиенты концентрации (Iacovangelo and Will, 1985; Cheng et al., 2007). По сравнению со статическим электролитом, Zn-воздушная батарея значительно улучшена, включая срок службы и рабочее напряжение с системой циркуляции электролита.Однако мощность циркуляции электролита должна поддерживаться внешней системой откачки и электрической энергией. Следовательно, если система циркуляции электролита применяется на практике, необходимо решить проблему, которую трудно применить к крупномасштабной сетевой системе хранения энергии со строгими требованиями к пространству и весу.

Ионная жидкость комнатной температуры

Ионная жидкость комнатной температуры представляет собой расплавленную соль, которая существует в виде жидкости при комнатной температуре или ниже.Он имеет широкое электрохимическое окно и нелегко воспламеняется (Balaish et al., 2014). Поэтому все больше внимания уделяется RTIL как заменителю щелочных электролитов. Внутренняя безопасность и стабильность RTIL в широком диапазоне электрохимических потенциалов привели к его применению в литиевых батареях (Chou et al., 2008; Xiang et al., 2010). Использование RTIL в Zn-воздушных батареях может эффективно решить проблемы повреждения цинкового электрода (Simons et al., 2012), повреждения CO ₂ и испарения электролита (Harting et al., 2012) в щелочном электролите водяной системы, упомянутой выше, и позволяют батарее работать при высоких температурах. Более того, для апротонных RTIL отсутствие протонов может эффективно избежать коррозии цинкового электрода, вызванной выделением водорода. Поэтому RTIL как электролит для Zn-воздушных аккумуляторов в последние годы попали в список.

RTIL, используемые в качестве электролита для Zn-воздушной ячейки, цинк окисляется до Zn ²⁺ во время разряда, и обратимая электрохимическая реакция цинка в RTIL оказалась возможной (Xu et al., 2015). Здесь необходимо отметить, что неподходящие RTIL могут образовывать нерастворимые вещества с Zn ²⁺ и делать их неспособными эффективно восстанавливаться. Предложен механизм воздушного электрода в электролите RTIL (Kar et al., 2014).

Когда в электролите RTIL происходит восстановление кислорода, кислород приобретает электроны и образует супероксид (O2 · -) (уравнение 7). Эта реакция считается квазиобратимой (AlNashef et al., 2002). Для апротонных RTIL отсутствует дальнейший перенос электронов из-за присутствия супероксида.Напротив, для протонных RTIL супероксид является сильным нуклеофилом, который может далее реагировать с протонами в RTIL с образованием пер-гидроксильного радикала (HO2 ·) (уравнение 8). Затем пер-гидрокси-радикал может также реагировать с супероксидом с образованием пероксида (HO2-) (уравнения 9, 10) и, наконец, завершить процесс восстановления (уравнение 11).
O2 + e− → O2⋅− (7) O2⋅− + H + → HO2⋅ (8) HO2⋅ + O2⋅− → HO2− + O2 (9) HO2⋅ + e− → HO2− (10) HO2− + H + → h3O2 (11)
Что касается того, может ли перекись водорода далее разлагаться на H ₂ O, Зеллер (2011) указывает, что это определяется используемым электродом.Согласно Kar et al. (2014) краткое изложение реакций восстановления кислорода и осаждения кислорода в RTIL, в реакции, как упоминалось выше, пути оказались обратимыми и относительно стабильными продуктами пероксида. Однако все еще есть некоторые связанные реакции диспропорционирования. Перекись водорода требует меньше энергии активации для производства кислорода, что делает ее эффективной поддержкой для восстановления кислорода и реакций выделения кислорода в RTIL.

Разработка RTIL в Zn-воздушной батарее все еще сталкивается с огромными проблемами.С одной стороны, высокая стоимость RTIL затрудняет использование в больших масштабах. С другой стороны, двухэлектронный реакционный механизм RTIL снижает удельную энергию батареи в сочетании с ее высокой вязкостью и низкой проводимостью, что означает, что Zn-воздушная батарея может работать только при низком токе. С Li _0,87 Na _0,63 K _0,50 CO ₃ и NaOH в качестве электролита Liu et al. (2017) исследовали Zn-воздушную батарею, способную заряжаться и разряжаться при 550 ° C в течение 100 циклов с кулоновской эффективностью 96.9%. Когда Ingale et al. (2017) применили ионную жидкость трифторметансульфонат диэтилметиламмония (DEATfO) к Zn-воздушной батарее, они обнаружили, что, хотя образования дендритов цинка не было, слабое поверхностное натяжение DEATfO привело к неудовлетворительной плотности энергии (Pozo-Gonzalo et al., 2014). Кроме того, Ghazvini et al. (2018) указали на положительное влияние добавления воды на ионное взаимодействие при использовании электролита RTIL в Zn-воздушных батареях. Вышеупомянутая работа представляет собой хорошую стратегию для улучшения характеристик Zn-воздушной батареи с RTIL в качестве электролита.

Кроме того, следует изучить возможность применения большего количества типов RTIL в Zn-воздушных батареях, включая положительные эффекты добавок в RTIL. Также необходимо разработать специальные бифункциональные катализаторы для снижения энергетического барьера реакции восстановления кислорода и реакции выделения кислорода. Хотя электролит RTIL требует дальнейшего изучения с точки зрения свойств интерфейса, механизма электрохимической реакции кислорода и пути миграции активных веществ, различные свидетельства указывают на то, что RTIL являются многообещающими электролитами для Zn-воздушных батарей.

Квазитвердый гибкий электролит

С ростом спроса на гибкие носимые электронные устройства исследования гибких батарей, особенно квазитвердых электролитов, выдвинули более высокие требования. По сравнению с другими металл-воздушными батареями, Zn-воздушные батареи с высокой объемной плотностью энергии обладают характеристиками низкой стоимости и высокой безопасности. Напротив, цинк в качестве электрода имеет более энергетические механические свойства и производительность в гибких батареях. Например, батареи Zn – MnO ₂, в которых используются полимерные электролиты, были коммерчески произведены с использованием технологии печати (MacKenzie and Ho, 2015).Следовательно, необходимо проводить научные исследования структуры и характеристик гибкой Zn-воздушной батареи, а производство этого типа батареи и соответствующего квазитвердого электролита необходимо постоянно оптимизировать.

Квазитвердый гибкий электролит обычно получают из щелочного водного раствора и полимеров, таких как поливиниловый спирт (ПВС) (Fan et al., 2019), полиакриловая кислота (PAA) (Wu et al., 2006; Zhu et al., 2018), желатин (Park et al., 2015) и родственный им привитой сополимер (Yu et al., 2017), которые необходимы для обеспечения стабильной конфигурации, разделения катода и анода и квалифицированной ионной проводимости. В процессе приготовления большинство квазитвердых гибких электролитов могут образовывать сшитую сеть с большим количеством гидрофильных функциональных групп (таких как гидроксильные группы), что обеспечивает более высокое удержание воды и ионную проводимость в квазитвердых гибких электролитах. В первичной Zn-воздушной ячейке щелочной гелевый электролит может эффективно уменьшить утечку и улетучивание электролита, и был применен (Hilder et al., 2009). Однако для перезаряжаемых гибких Zn-воздушных батарей из-за цинкового электрода в квазитвердом гибком электролите они могут нести лишь небольшое количество Zn (OH) 42-. Блокируется процесс восстановления ZnO до Zn (OH) 42- (Xu et al., 2015). Поэтому создание перезаряжаемых Zn-воздушных батарей для работы с большим током является большой проблемой.

Гибкая удельная мощность и циклические характеристики Zn-воздушной батареи были высоко оценены. Однако есть несколько важных аспектов бифункционального катализатора электрохимических кислородных реакций, ионной проводимости квазитвердого гибкого электролита и характеристик границы раздела электролит-электрод.Ионная проводимость электролита зависит в основном от типа полимера и добавок к электролиту. Fan et al. (2019) приготовили пористый электролит ПВС + SiO ₂ с высокой ионной проводимостью 57,3 мСм см ⁻¹, отличными характеристиками циклирования и удельной мощностью. Ли и др. (2019) изготовили полимерный диэлектрик TEAOH-PVA, который по прошествии 2 недель все еще имел ионную проводимость 30 мСм см ⁻¹, демонстрируя отличный срок службы и срок службы. Нетрудно обнаружить, что отдельный полимер вряд ли может стать гибким электролитом квазитвердого состояния с превосходными характеристиками.Однако небольшое количество добавок может значительно улучшить характеристики электролитов, что также является процессом функционализации полимера. Это происходит главным образом потому, что добавка оптимизирует структуру сшитой сетки полимерного электролита, увеличивает количество гидрофильных функциональных групп (таких как гидроксильные группы) и дополнительно улучшает способность электролита удерживать воду, что имеет большое влияние на ионную проводимость. Более того, помимо ионной проводимости и характеристик удержания воды квазитвердого гибкого электролита, следует уделять больше внимания скорости переноса OH ^— и Zn (OH) 42-, которой уделялось недостаточно внимания при настоящее время.Процесс их переноса также оказывает сильное влияние на плотность энергии и другие характеристики гибких Zn-воздушных батарей.

Перед гибкой Zn-воздушной батареей стоит задача улучшить характеристики поверхности раздела электролит-электрод (особенно границы электролит-воздух). Смачиваемость квазитвердого гибкого электролита была снижена, что значительно затрудняет выполнение катализатором своей функции, чем в щелочном электролите водной системы.При сборке аккумулятора Xu et al. (2019) прессовали батарею в течение 3 минут при давлении 3 МПа с помощью таблеточного пресса, чтобы сделать ламинированную структуру более полной, а гибкая Zn-воздушная батарея могла стабилизировать циркуляцию в течение 35 часов. По-прежнему необходимы дополнительные исследования для улучшения границы раздела электролит-электрод, подготовки электролита и метода упаковки батареи.

Гибкая Zn-воздушная батарея также выдвигает более высокие требования к характеристикам изгиба, растяжения и сжатия цинкового электрода, воздушного электрода и электролита в батарее.Гибкая Zn-воздушная батарея обычно подразделяется на 1D-структуру (линейный тип) и 2D-структуру (сэндвич-форму). Ma et al. (2019) подготовили гидрогелевый электролит с двойной сеткой (полиакрилатный гидрогель, сшитый цепями целлюлозы и N, N-метилен-бисакриламидными якорями) и оптимизировали структуру цинковых и воздушных электродов для сборки Zn-воздушной батареи с превосходными характеристиками растяжения. Pan et al. (2019) сконструировали губчатую сжимаемую Zn-воздушную батарею, которая хорошо себя показала после 60% деформации сжатия или 500 циклов повторных испытаний на сжатие.Ли и др. (2018) подготовили одномерную вязанную Zn-воздушную батарею с диаметром всего 1,03 мм по пути, которая имела отличные характеристики гибкости, заряда и разряда.

В Таблице 2 перечислены более сравниваемые характеристики, чтобы предоставить более значимые пути разработки квазитвердых гибких электролитов для Zn-воздушных батарей. Однако получить компетентную оценку сложно из-за различной конструкции батареи, катализатора и электролита, используемых в записанных работах. Следовательно, необходимо установить единый стандарт оценки для гибкой Zn-воздушной батареи, чтобы лучше оценивать характеристики соответствующего электролита.Кроме того, состав электролита в гибкой Zn-воздушной батарее в основном находится в режиме «полимер + раствор КОН», что приводит к преимуществам и недостаткам упомянутого выше водного электролита, действующего на квазитвердый электролит. В то же время комбинация RTIL с полимером может придать новый импульс безопасности и стабильности Zn-воздушных батарей, но ее практическая осуществимость требует проверки в ближайшем будущем.

Таблица 2 .Краткое изложение недавно опубликованной квазитвердой добавки к гибкому электролиту для Zn-воздушных батарей.

Сводка

Учитывая потребность в высокомощных, длительных сроках службы и гибкости перезаряжаемых Zn – воздушных батарей, разработка электролитов отвечает возможностям и задачам. Электролит, как критическая часть Zn-воздушной батареи, оказывает сильное влияние на эффективность циркуляции, удельную мощность и характеристики емкости. До сих пор щелочные электролиты являются основным направлением из-за их превосходной ионной проводимости и межфазных свойств.Однако щелочные электролиты чувствительны к воздействию содержания углекислого газа и относительной влажности во внешней среде. С одной стороны, следует изучить подходящий тип и пропорцию добавок для улучшения свойств щелочного электролита. С другой стороны, RTIL, как электролит для Zn-воздушных батарей, имеют высокий порог старения, и его защита и безопасность для цинковых электродов очевидны. Более того, исследования квазитвердого гибкого электролита в большей степени способствуют созданию портативных и гибких Zn-воздушных батарей, которые обеспечивают устранение недостатков в характеристиках интерфейса и ионной проводимости.Подбор подходящих RTIL и полимеров имеет смысл улучшить характеристики электролита.

Кроме того, мы думаем, что три упомянутых выше электролита могут иметь разные характеристики. Подходящие добавки к электролиту могут также способствовать применению RTIL и квазитвердых электролитов в Zn-воздушных батареях, а комбинация RTIL и полимеров также может улучшить характеристики электролитов. Следует уделять больше внимания исследованиям электролитов, чтобы воздушно-цинковые батареи удовлетворяли спрос на накопители энергии нового поколения.

Авторские взносы

Все перечисленные авторы внесли существенный, прямой и интеллектуальный вклад в работу и одобрили ее к публикации.

Финансирование

Работа выполнена при финансовой поддержке Китайского фонда естественных наук (U1832136, 21303038), Национальной программы обучения студентов инновациям и предпринимательству (2019010) и Фонда естественных наук провинции Аньхой (1808085QE140).

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Список литературы

АльНашеф И. М., Леонард М. Л., Мэтьюз М. А. и Вайднер Дж. У. (2002). Электрохимия супероксида в ионной жидкости. Ind. Eng. Chem. Res. 41, 4475–4478. DOI: 10.1021 / ie010787h

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Баник, С. Дж., Аколкар, Р. (2013). Подавление роста дендритов при электроосаждении цинка добавкой ПЭГ-200. J. Electrochem. Soc. 160, D519 – D523. DOI: 10.1149 / 2.040311jes

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чаккараварти, К., Вахид А.А. и Удупа Х. (1981). Цинково-воздушные щелочные батареи — обзор. J. Источники энергии 6, 203–228. DOI: 10.1016 / 0378-7753 (81) 80027-4

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чамун, М., Герцберг, Б. Дж., Гупта, Т., Дэвис, Д., Бхадра, С., Ван Тасселл, Б., и др. (2015). Гипердендритные нанопористые аноды из цинковой пены. NPG Asia Mater. 7: e178. DOI: 10.1038 / am.2015.32

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, X., Лю, Б., Чжун, К., Лю, З., Лю, Дж., Ма, Л. и др. (2017). Ультратонкий Co ₃ O ₄ слоев с большой площадью контакта на углеродных волокнах в качестве высокоэффективного электрода для гибкой воздушно-цинковой батареи, интегрированной с гибким дисплеем. Adv. Energy Mater. 7: 1700779. DOI: 10.1002 / aenm.201700779

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Cheng, J., Zhang, L., Yang, Y.-S., Wen, Y.-H., Cao, G.-P., and Wang, X.-D. (2007). Предварительные исследования однопоточной цинк-никелевой батареи. Electrochem. Commun. 9, 2639–2642. DOI: 10.1016 / j.elecom.2007.08.016

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chou, S.-L., Wang, J.-Z., Sun, J.-Z., Wexler, D., Forsyth, M., Liu, H.-K., et al. (2008). Высокая емкость, безопасность и улучшенная циклируемость литий-металлической батареи с использованием катода из наноматериала V ₂ O ₅ и ионно-жидкого электролита при комнатной температуре. Chem. Матер. 20, 7044–7051. DOI: 10,1021 / см801468q

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дайер, К.К., Мозли П. Т., Огуми З., Рэнд Д. А. и Скросати Б. (2009). Энциклопедия электрохимических источников энергии. (Newnes: Elsevier Science & Technology).

Google Scholar

Фан, X., Лю, Дж., Сун, З., Хан, X., Дэн, Ю., Чжун, К., и др. (2019). Пористый нанокомпозитный гелевый полимерный электролит с высокой ионной проводимостью и превосходной способностью удерживать электролит для гибких воздушно-цинковых батарей с длительным сроком службы. Nano Energy 56, 454–462.DOI: 10.1016 / j.nanoen.2018.11.057

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фань, X., Ян, Z., Xie, X., Long, W., Wang, R., and Hou, Z. (2013). Электрохимическое поведение Zn – Al – La-гидроталькита во вторичных ячейках Zn-Ni. J. Источники энергии 241, 404–409. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2013.04.136

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фу, Дж., Кано, З. П., Парк, М. Г., Ю, А., Фаулер, М., и Чен, З. (2017). Электрически перезаряжаемые воздушно-цинковые батареи: прогресс, проблемы и перспективы. Adv. Матер. 29: 1604685. DOI: 10.1002 / adma.201604685

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Fu, J., Lee, D. U., Hassan, F. M., Yang, L., Bai, Z., Park, M. G., et al. (2015). Гибкие высокоэнергетические аккумуляторные воздушно-цинковые батареи на полимерно-электролитной основе. Adv. Матер. 27, 5617–5622. DOI: 10.1002 / adma.201502853

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Газвини, М.С., Пуллетикурти, Г., Цуй, Т., Кул, К., и Эндрес, Ф. (2018). Электроосаждение цинка из смесей ацетата 1-этил-3-метилимидазолия и воды: исследования применимости электролита для Zn-воздушных батарей. J. Electrochem. Soc. 165: D354. DOI: 10.1149 / 2.0181809jes

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гольдштейн, Дж. Р., Харац, Ю., Шарон, Ю., и Наймер, Н. (1997). Система скруббера для удаления углекислого газа из металлической батареи или батареи топливных элементов. Патент США №5,595,949. (Вашингтон, округ Колумбия: патентная заявка Управления США по патентам и товарным знакам).

Google Scholar

Гуань К., Сумбоджа А., Занг В., Цянь Ю., Чжан Х., Лю X. и др. (2019). Декорирование наночастиц Co / CoNx в углеродных наночастицах, легированных азотом, для гибких и перезаряжаемых воздушно-цинковых батарей. Energy Storage Mater. 16, 243–250. DOI: 10.1016 / j.ensm.2018.06.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хан, Дж., Мэн, X., Лу, Л., Биан, Дж., Ли, З., и Сан, К. (2019). Одноатомный Fe-Nx-C как эффективный электрокатализатор для цинково-воздушных аккумуляторов. Adv. Функц. Матер. 29: 1808872. DOI: 10.1002 / adfm.201808872

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хартинг, К., Кунц, У., Турек, Т. (2012). Цинково-воздушные батареи: перспективы и проблемы для дальнейшего совершенствования. Z. Phys. Chem. 226, 151–166. DOI: 10.1524 / zpch.2012.0152

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гильдер М., Винтер-Йенсен, Б., и Кларк, Н. (2009). Бумажная, печатная воздушно-цинковая батарея. J. Источники энергии 194, 1135–1141. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2009.06.054

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хоссейни С., Аббаси А., Уджинет Л.-О., Хаустраэте Н., Прасертдам С., Йонезава Т. и др. (2019). Влияние диметилсульфоксида как добавки к электролиту на анодное растворение щелочной цинково-воздушной проточной батареи. Sci. Реп. 9: 14958. DOI: 10.1038 / s41598-019-51412-5

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хоссейни, С., Хан, С. Дж., Арпонвичаноп, А., Йонедзава, Т., и Кхеахом, С. (2018). Этанол в качестве добавки к электролиту для щелочных воздушно-цинковых батарей. Sci. Rep. 8: 11273. DOI: 10.1038 / s41598-018-29630-0

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хуанг, Дж., Ян, З., Ван, Р., Чжан, З., Фэн, З., и Се, X. (2015). Слоистые двойные оксиды Zn-Al в качестве высокоэффективных анодных материалов для вторичных батарей на основе цинка. J. Mater. Chem. А 3, 7429–7436.DOI: 10.1039 / C5TA00279F

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Якованджело, К. Д., Уилл, Ф. Г. (1985). Параметрическое исследование осаждения цинка на пористом углероде в ячейке с проточным электролитом. J. Electrochem. Soc. 132: 851.

Google Scholar

Ингейл П., Сакхивел М. и Дриллет Дж. Ф. (2017). Испытание ионной жидкости трифторметансульфоната диэтилметиламмония в качестве электролита в электрически перезаряжаемой Zn / воздушной батарее. Дж.Электрохим. Soc. 164, H5224 – H5229. DOI: 10.1149 / 2.0351708jes

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кар, М., Саймонс, Т. Дж., Форсайт, М., и Макфарлейн, Д. Р. (2014). Ионные жидкие электролиты как платформа для перезаряжаемых металло-воздушных батарей: перспектива. Phys. Chem. Chem. Phys. 16, 18658–18674. DOI: 10.1039 / C4CP02533D

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кумар, К. К., Бринда, Р., Нандхини, М., Селвам, М., Саминатан, К., и Шактипанди, К. (2019). Взвешенный в воде графен в качестве добавки к электролиту в системе цинково-воздушных щелочных батарей. Ionics 25, 1699–1706. DOI: 10.1007 / s11581-019-02924-7

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лан, К., Ли, К., и Чин, Т. (2007). Гидроксиды тетраалкиламмония как ингибиторы дендрита цинка во вторичных батареях на основе цинка. Электрохим. Acta 52, 5407–5416. DOI: 10.1016 / j.electacta.2007.02.063

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, К.W., Sathiyanarayanan, K., Eom, S. W., Kim, H. S., and Yun, M. S. (2006). Новое электрохимическое поведение цинковых анодов в цинково-воздушных батареях в присутствии добавок. J. Источники энергии 159, 1474–1477. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2005.11.074

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Li, M., Liu, B., Fan, X., Liu, X., Liu, J., Ding, J., et al. (2019). Полимерный электролит длительного хранения на основе гидроксида тетраэтиламмония для гибких воздушно-цинковых аккумуляторов. ACS Appl.Матер. Интерфейсы 11, 28909–28917. DOI: 10.1021 / acsami.9b09086

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли, М., Ло, Ф., Чжан, К., Ян, З. и Сюй, З. (2020). Нанолисты атомарного слоя Co3O4-x как эффективный и стабильный электрокатализатор для аккумуляторных воздушно-цинковых батарей. Дж. Катал . 381, 395–401. DOI: 10.1016 / j.jcat.2019.11.020

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ли Ю., Чжун, К., Лю, Дж., Цзэн, X., Цюй, С., Han, X., et al. (2018). Атомарно тонкий мезопористый слой Co ₃ O ₄ слоев, прочно связанных с нанолистами N-rGO, в качестве высокоэффективных бифункциональных катализаторов для одномерных связываемых цинковоздушных батарей. Adv. Матер. 30, 1703657. DOI: 10.1002 / adma.201703657

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю С., Хань В., Цуй Б., Лю X., Чжао Ф., Стюарт Дж. И др. (2017). Новый перезаряжаемый воздушно-цинковый аккумулятор с расплавленным солевым электролитом. J. Источники энергии 342, 435–441. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2016.12.080

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ma, L., Chen, S., Wang, D., Yang, Q., Mo, F., Liang, G., et al. (2019). Суперэластичные воздушно-цинковые батареи на основе щелочно-толерантного двухсетевого гидрогелевого электролита. Adv. Energy Mater. 9: 1803046. DOI: 10.1002 / aenm.201803046

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Маккензи, Дж. Д., и Хо, К. (2015). Перспективы накопления энергии для гибких электронных систем. P. IEEE 103, 535–553. DOI: 10.1109 / JPROC.2015.2406340

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Майнар, А. Р., Ируин, Э., Кольменарес, Л. К., Кваша, А., де Меатза, И., Бенгоэча, М., и др. (2018). Обзор достижений электролитов для вторичных воздушно-цинковых батарей и других систем хранения на основе цинка. J. Хранение энергии 15, 304–328. DOI: 10.1016 / j.est.2017.12.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Майнар, Р.А., Леонет, О., Бенгоэча, М., Бояно, И., де Меатза, И., и др. (2016). Водно-щелочные электролиты для вторичных цинково-воздушных батарей: обзор. Внутр. J. Energy Res. 40, 1032–1049. DOI: 10.1002 / er.3499

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Масри, М. Н., и Мохамад, А. А. (2013). Эффект добавления технического углерода к пористому цинковому аноду в воздушно-цинковой батарее. J. Electrochem. Soc. 160, A715 – A721. DOI: 10.1149 / 2.007306jes

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Мяо, Х., Chen, B., Li, S., Wu, X., Wang, Q., Zhang, C., et al. (2020). Полностью твердотельный гибкий воздушно-цинковый аккумулятор с полиакриламидным щелочно-гелевым электролитом. J. Источники энергии 450: 227653. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2019.227653

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пан, З., Янг, Дж., Занг, В., Коу, З., Ван, К., Дин, X., et al. (2019). Полностью твердотельный губчатый сжимаемый воздушно-цинковый аккумулятор. Energy Storage Mater. 23, 375–382. DOI: 10.1016 / j.ensm.2019.04.036

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Парк, Дж., Парк, М., Нам, Г., Ли, Дж. С., и Чо, Дж. (2015). Полностью твердотельная гибкая воздушно-цинковая батарея кабельного типа. Adv. Матер. 27, 1396–1401. DOI: 10.1002 / adma.201404639

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Паркер, Дж. Ф., Червин, К. Н., Нельсон, Э. С., Ролисон, Д. Р., Лонг, Дж. У. (2014). Трехмерная разводка цинка меняет характеристики батареи — цикл без дендритов. Energy Environ. Sci. 7, 1117–1124. DOI: 10.1039 / C3EE43754J

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Pedicini, C., Sieminski, D. P., Skeggs, L. T., Young, J. E., and Cherry, E. C. (1996). Система управления воздухом для рециркуляции реагирующего воздуха в металло-воздушной батарее. Патент США № 5,560,999. Вашингтон, округ Колумбия: заявка на патент Управления по патентам и товарным знакам США.

Google Scholar

Pedicni, C. S. (2002). Воздушная заслонка, реагирующая на нагрузку, для электрохимической ячейки.Патент США №6,350,537. Вашингтон, округ Колумбия: заявка на патент в Ведомстве США по патентам и товарным знакам.

Google Scholar

Пей, П., Ван, К., и Ма, З. (2014). Технологии продления срока службы цинково-воздушных аккумуляторов: обзор. Прил. Энергия 128, 315–324. DOI: 10.1016 / j.apenergy.2014.04.095

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Посо-Гонсало, К., Вирджилио, К., Ян, Ю., Хоулет, П. К., Бирн, Н., Макфарлейн, Д. Р., и др. (2014). Повышенная эффективность ионных жидкостей на основе фосфония в отношении реакции восстановления кислорода с 4 электронами при добавлении слабого источника протонов. Electrochem. Commun. 38, 24–27. DOI: 10.1016 / j.elecom.2013.10.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шредер Д., Боркер Н. С., Кёниг М. и Кревер У. (2015). Характеристики воздушно-цинковых батарей с добавлением K ₂ CO ₃ в щелочном электролите. J. Appl. Электрохим. 45, 427–437. DOI: 10.1007 / s10800-015-0817-0

CrossRef Полный текст | Google Scholar

См. Д. М. и Уайт Р. Э. (1997).Температурная и концентрационная зависимость удельной проводимости концентрированных растворов гидроксида калия. J. Chem. Англ. Данные 42, 1266–1268. DOI: 10.1021 / je970140x

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шинде, С.С., Ли, К.Х., Юнг, Дж.-Й., Ваг, Н.К., Ким, С.-Х., Ким, Д.-Х., и др. (2019). Презентация двухзвенных металлоорганических каркасов из гексаиминобензола в 3D для создания долговечных усовершенствованных обратимых Zn-воздушных батарей. Energy Environ. Sci. 12, 727–738. DOI: 10.1039 / c8ee02679c

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Саймонс Т., Торриеро А., Хоулетт П., Макфарлейн Д. Р. и Форсайт М. (2012). Высокая плотность тока, эффективное циклирование Zn ²⁺ в ионной жидкости дицианамида 1-этил-3-метилимидазолия: влияние концентрации соли Zn ²⁺ и воды. Electrochem. Commun. 18, 119–122. DOI: 10.1016 / j.elecom.2012.02.034

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Тан, П., Chen, B., Xu, H., Zhang, H., Cai, W., Ni, M., et al. (2017). Гибкие Zn- и Li-air аккумуляторы: последние достижения, проблемы и перспективы на будущее. Energy Environ. Sci. 10, 2056–2080. DOI: 10.1039 / c7ee01913k

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, К., Пей, П., Ма, З., Сюй, Х., Ли, П., и Ван, X. (2014). Контроль морфологии регенерации цинка для воздушно-цинковых топливных элементов и батарей. J. Источники энергии 271, 65–75. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2014.07.182

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван В., Тан М., Чжэн З. и Чен С. (2019). Ультратонкий, гибкий и высокопроизводительный твердотельный Zn-воздушный аккумулятор на основе щелочно-полимерной мембраны. Adv. Energy Mater. 9, 1803628. doi: 10.1002 / aenm.201803628

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, X., Сунарсо, Дж., Лу, К., Чжоу, З., Дай, Дж., Гуань, Д., и др. (2020). Высокопроизводительный бифункциональный кислородный электрокатализатор из платино-перовскитового композитного материала для аккумуляторных Zn-воздушных батарей. Adv. Энергетика . 10: 11. DOI: 10.1002 / aenm.2011

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ву Г., Линь С. и Ян К. (2006). Щелочные Zn-воздушные и Al-воздушные ячейки на основе новых твердотельных полимерных электролитных мембран ПВС / ПАА. J. Membr. Sci. 280, 802–808. DOI: 10.1016 / j.memsci.2006.02.037

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xiang, H., Yin, B., Wang, H., Lin, H., Ge, X., Xie, S., et al. (2010).Улучшение электрохимических свойств электролита на основе ионной жидкости комнатной температуры (RTIL) для литий-ионных аккумуляторов. Электрохим. Acta 55, 5204–5209. DOI: 10.1016 / j.electacta.2010.04.041

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xu, L., Liu, J., Chen, P., Wang, Z., Tang, D., Liu, X., et al. (2020). Мощные водные батареи Zn-h3O2 для широкого применения. Cell Rep. Phys. Sci . 1: 100027. DOI: 10.1016 / j.xcrp.2020.100027

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Сюй, М., Айви, Д., Се, З., и Цюй, В. (2015). Перезаряжаемые Zn-воздушные батареи: прогресс в разработке электролитов и улучшении конфигурации элементов. J. Источники энергии 283, 358–371. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2015.02.114

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xu, N., Zhang, Y., Wang, M., Fan, X., Zhang, T., Peng, L., et al. (2019). Высокопроизводительные перезаряжаемые / гибкие воздушно-цинковые батареи с координированным иерархическим биметаллическим электрокатализатором и гетероструктурной анионообменной мембраной. Нано Энергия 65: 104021. DOI: 10.1016 / j.nanoen.2019.104021

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Янь З., Ван Э., Цзян Л. и Сунь Г. (2015). Превосходная циклическая стабильность и высокая производительность трехмерных электродов из вспененного цинка / меди для щелочных батарей на основе цинка. RSC Adv. 5, 83781–83787. DOI: 10.1039 / C5RA16264E

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ян, Х., Цао, Й., Ай, X., и Сяо, Л. (2004). Повышенная разрядная способность и подавление пассивации поверхности цинкового анода в разбавленном щелочном растворе с использованием поверхностно-активных добавок. J. Источники энергии 128, 97–101. DOI: 10.1016 / j.jpowsour.2003.09.050

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Yu, M., Wang, Z., Hou, C., Wang, Z., Liang, C., Zhao, C., et al. (2017). Легированный азотом Co ₃ O ₄ массивы мезопористых нанопроволок в качестве воздушного катода без добавок для гибких твердотельных воздушно-цинковых батарей. Adv. Матер. 29: 1602868. DOI: 10.1002 / adma.201602868

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Целлер Р.А. (2011). Влияние внешней и внутренней активности протонов на механизм восстановления кислорода в ионных жидкостях . (Темп, Аризона: Государственный университет Аризоны, ProQuest Dissertations Publishing).

Google Scholar

Чжун, X., И, В., Цюй, Ю., Чжан, Л., Бай, Х., Чжу, Ю. и др. (2020). Одноатомный атом Co закреплен на Co3O4 и активированном угле, легированном азотом, в направлении бифункционального катализатора для воздушно-цинковых батарей. Заявл. Catal., B 260, 118188. DOI: 10.1016 / j.apcatb.2019.118188

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Zhu, L., Zheng, D., Wang, Z., Zheng, X., Fang, P., Zhu, J., et al. (2018). Стратегия ограничения для стабилизации бифункциональных катализаторов на основе ZIF в качестве эталонного катода гибких твердотельных цинково-воздушных батарей. Adv. Матер. 30: e1805268. DOI: 10.1002 / adma.201805268

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
.

No related posts.

Previous
Почему не работает от сети ноутбук: Страница не найдена - Источники электропитания

Next
Dns внешний аккумулятор для телефона: 👆Как выбрать портативный аккумулятор | Портативные аккумуляторы | Блог

Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *

Email *

Сайт

Рубрики

Аккумулятор

Аккумуляторы

Виды

Обслуживан

Разное

Срок службы

Характеристик

Характеристики

Щелочн

Щелочные батареи

2019 © Все права защищены. Карта сайта