科学家发现水基电池的储存能力有着高达1000%的差异(水电池的优缺点)

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让我们来看看细节吧！德克萨斯州AM大学的科学家发现，不含金属的水基电池电极的存储容量差异高达1000%。不含金属的水基电池不同于那些利用锂离子形式的钴的电池。

研究小组对这种电池的关注源于对国内供应链更大控制权的渴望，因为钴和锂通常从国外购买。此外，这种电池更安全的化学成分可以防止火灾。

化学工程教授Jodie Lutkenhaus博士和化学助理教授Daniel Tabor博士在《自然材料》发表了他们关于无锂电池的研究成果。

Lutkenhaus说，不会再有电池起火，因为它是基于水的。未来如果预测到材料短缺，锂离子电池的价格会大幅上涨。如果我们有这种替代电池，我们可以转向这种化学，它的供应就稳定得多。

因为我们可以在美国这里制造，制造它们的材料也在这里。

Lutkenhaus说，水电池由阴极、电解质和阳极组成。阴极和阳极是可以储存能量的聚合物，而电解质是混合了有机盐的水。电解质通过与电极的相互作用是离子传导和能量储存的关键。

她说，如果电极在循环过程中膨胀过多，它将不能很好地传导电子，并将失去所有属性。我认为，由于溶胀效应，储能容量存在1000%的差异，这取决于电解质的选择。

根据他们的文章，具有氧化还原活性的非共轭自由基聚合物(电极)因其高放电电压和快速氧化还原动力学而成为无金属水电池的有前途的候选材料。由于电子、离子和水分子同时转移，反应复杂，难以求解。

在文章中，研究人员说：我们使用电化学应时晶体微天平在一系列时间尺度上监测耗散，并检查了具有不同混沌/交替特征的水电解质，证明了氧化还原反应的本质。

Tabor的研究团队用计算模拟和分析补充了实验工作。模拟使人们深刻理解微观分子尺度的结构和动力学。

理论和实验经常紧密合作来理解这些材料。在这篇论文中，我们在计算中所做的一个新的事情是，我们实际上将电极充电到各种电荷状态，并观察周围环境对这种电荷的反应。

通过精确测量电池运行时有多少水和盐进入电池，研究人员可以观察电池的阴极在某些种类的盐存在下是否工作得更好。

我们这样做是为了解释我们在实验中观察到的现象。现在，我们希望将我们的模拟扩展到未来的系统。我们需要证明我们的理论，这个水和溶剂注入的驱动力是什么。

有了这种新的储能技术，对无锂电池是一种促进。Tabor说：我们在分子水平上更好地描述了是什么使一些电池电极比其他电极工作得更好，这为我们在材料设计方面的进展提供了强有力的证据。

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