Stratégies de conception pour les batteries métal-ion aqueuses rechargeables

Les batteries aqueuses métal-ion (AMB) rechargeables ont suscité un grand intérêt scientifique et business en raison de leur capacité à stocker de l’énergie stationnaire de manière rentable, hautement sûre et évolutive. Cependant, los angeles pressure de sortie limitée, los angeles densité de puissance insuffisante et los angeles mauvaise réversibilité des interactions ambiguës des électrodes dans les électrolytes aqueux limitent considérablement leur validité pratique.

Cette revue, dirigée par le professeur Feiyu Kang et le professeur Dong Zhou (Tsinghua Shenzhen Global Graduate Faculty), vise à clarifier les défis auxquels sont confrontés les AMB actuels, depuis los angeles conception body jusqu’aux packages d’appareils à section entière. Il résume l’électrochimie émergente, les propriétés fondamentales et les problèmes clés liés au comportement interfacial de différentes categories d’AMB courants, y compris les batteries aqueuses à ions métaux alcalins et les batteries ioniques multivalentes, et fournit une évaluation des développements récents pour remédier aux défauts de performances.

Plus précisément, les progrès des batteries zinc-ion sont mis en avant pour fournir des lignes directrices omniprésentes pour leur commercialisation dans le stockage d’énergie à l’échelle du réseau.

Bien que des milliers d’articles aient été publiés sur ce domaine brûlant, des efforts importants sont encore nécessaires pour surmonter les hindrances et promouvoir l’utility commerciale des AMB :

(1) Matériaux des électrodes. Il est nécessaire de concevoir et/ou de modifier de manière rationnelle des matériaux d’électrodes à haute énergie, électrochimiquement stables et rentables en vue d’packages pratiques. Pour les matériaux cathodiques, le mécanisme énigmatique de stockage des porteurs reste à élucider par des ways de caractérisation in situ spatialement résolues et/ou non destructives. Du côté de l’anode, los angeles suppression efficace des réactions secondaires interfaciales (par exemple, corrosion, réaction de dégagement d’hydrogène et/ou formation de dendrites) par amendment de los angeles floor et conception de los angeles construction/composition de l’anode est d’une significance fondamentale pour obtenir un CE élevé, une utilisation satisfaisante des matériaux actifs et une longue durée de vie. durée de vie.

(2) Électrolytes de l’eau. Los angeles fenêtre électrochimique étroite des électrolytes aqueux est los angeles principale raison de los angeles faible densité énergétique des AMB. Les principes de conception des électrolytes à huge plage de températures doivent être mis en œuvre sur los angeles base de leurs avantages inhérents d’ininflammabilité, de conductivité ionique élevée et de rentabilité.

(3) Le chemin vers le advertising. Des séparateurs ultra-fins, des collecteurs de courant résistants à los angeles corrosion, des additifs conducteurs à faible enlargement et des liants stables sont d’une grande significance pour le fonctionnement à lengthy terme des AMB pratiques. Cependant, ces composants clés d’une batterie ont longtemps été négligés dans les recherches en laboratoire.

Bien que le coût overall des batteries AMB puisse être estimé inférieur à celui de nombreuses chimies de batteries rechargeables actuelles, les analyses de coûts futures devraient prendre en compte l’épaisseur de l’anode (par exemple, une feuille de zinc) et los angeles capacité de l’espace cathodique pour réaliser des schémas d’optimisation pratiques pouvant être utilisés pour los angeles mesure. . Los angeles manufacturing arrive. Par ailleurs, los angeles toxicité environnementale des matériaux utilisés dans les batteries doit également être prise en considération, notamment dans le cadre de los angeles manipulation ou du recyclage des déchets de batteries.

Les résultats sont publiés dans los angeles revue Chimie chinoise.