باتری‌های لیتیوم یونی به دلیل الکترولیت‌های آلی قابل اشتعال، قابل اشتعال هستند. به این ترتیب، تلاش های زیادی برای استفاده از الکترولیت های مبتنی بر آب به عنوان جایگزین ایمن تر وجود دارد. اما با مشکل الکترولیز شدن مولکول های آب در هیدروژن و اکسیژن در باتری که باعث مشکلات مختلفی مانند راندمان پایین، عمر کوتاه دستگاه و مشکلات ایمنی می شود، از این امر جلوگیری می شود.
به منظور سرکوب الکترولیز ناخواسته آب، لازم است نمک ها در غلظت های بسیار بالا در باتری های لیتیوم یون آبی حل شوند. هم حجم و هم وزن نمک در این الکترولیت ها بیشتر از آب است و به همین دلیل الکترولیت آب در نمک (WiSE) نامیده می شود. در نتیجه ویسکوزیته الکترولیت بسیار بالا است که در تئوری باید از انتقال یون های لیتیوم جلوگیری کند. طبق تئوری معمولی که پیش‌بینی می‌کند که سیستم آب-الکترولیت به عنوان یک مخلوط همگن در این محیط فوق غلیظ وجود داشته باشد، این تا حد زیادی انتظار می‌رود. به عبارت دیگر، تمام مولکول های آب باید با یون ها تعامل داشته باشند و در نتیجه پیوندهای هیدروژنی بین مولکول های آب به طور کامل شکسته می شود.
با این حال، انتقال لیتیوم یون به طور غیرمنتظره ای در این WiSE های بسیار چسبناک سریع است. مطالعات قبلی از شبیه‌سازی‌های طیف‌سنجی رامان و دینامیک مولکولی (MD) برای روشن کردن پنجره گسترده برای پایداری الکتروشیمیایی مولکول‌های آب در WiSE با مشاهده مولکول‌های جدا شده آب که کاملاً توسط یون‌های درون این الکترولیت‌های آبی فوق غلیظ احاطه شده‌اند، استفاده کرده‌اند. با این حال، توضیح انتقال سریع لیتیوم یون در WiSE کافی نبود.
یک تیم تحقیقاتی در مرکز طیف‌سنجی و دینامیک مولکولی (CMSD) در مؤسسه علوم پایه (IBS) و مؤسسه علوم و فناوری Daegu Gyeongbuk (DGIST) اخیراً ارتباط بین دینامیک آب و انتقال یون لیتیوم را آشکار کردند. آنها از طیف سنجی پمپ-کاوشگر پمپ مادون قرمز انتخابی پلاریزه کننده (IR-PP) و طیف سنجی آرامش دی الکتریک (DRS) برای مشاهده مولکول های آب در نمک فوق غلیظ استفاده کردند.
IR-PP یک طیف‌سنجی با وضوح زمانی غیرخطی است که می‌تواند دینامیک ارتعاشی و چرخشی یک مولکول آب را تشخیص دهد که برای تعیین شریک پیوند هیدروژنی آن مفید است. در همین حال، DRS به عنوان یک ابزار اضافی برای اندازه گیری غلظت گونه های شیمیایی موجود در الکترولیت عمل می کند و شواهدی برای خواص جمعی محلول ارائه می دهد.
با استفاده از این تکنیک‌ها، تیم متوجه شد که مقدار قابل‌توجهی از آب، شبیه به فله در WiSE، خواص آب خالص را نشان می‌دهد. این به این معنی است که حتی در غلظت‌های فوق‌العاده نمک (28 متر)، هنوز "جیب‌هایی" از مولکول‌های آب حجیم وجود دارد که پیوندهای هیدروژنی را با سایر مولکول‌های آب تشکیل می‌دهند، که ناهمگونی را در ساختار حلالیت در مقیاس نانو نشان می‌دهد. علاوه بر این، مشخص شد که دینامیک چرخشی آب حجیم سریعتر از آب متصل به آنیون است. این مشاهدات دلیل انتقال سریع لیتیوم یون را از نظر ویسکوزیته بالای الکترولیت های آبی بیش از حد متمرکز مشخص کردند.
این پژوهشگران تاکید می کنند: این مطالعه اولین موردی است که مشاهده دینامیک مولکول های آب در الکترولیت های آبی فوق غلیظ در سطح مولکولی را توضیح می دهد و احتمالاً به این دلیل که IR-PP توانایی تشخیص و پایش مولکول های آب را با توجه به هیدروژن آنها دارد. شریک الزام آور. اتصال."
پروفسور Cho Min Haeng، مدیر CMSD، می گوید: «آب نقش مهمی در مکانیسم های انتقال لیتیوم یون ایفا می کند، نه فقط نمک های محلول در الکترولیت های آبی فوق غلیظ. انتظار می رود این مطالعه اصل طراحی سایر الکترولیت های فوق غلیظ در سطح مولکولی را ارائه دهد که می تواند انتقال یون های لیتیوم را ارتقا دهد.
این مطالعه در نسخه آنلاین منتشر شده است نامه انرژی ACS در 25 نوامبر
نقل قول: مطالعه جدید مکانیسم انتقال یون را در باتری‌های لیتیوم یون آبی نشان می‌دهد (2021، 26 نوامبر)، بازیابی شده در 28 نوامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-11-reveals-mechanism-ion -aqueous- لیتیوم.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- این مطالعه گرمای رو به رشد و مشکلات را برای جوامع کشاورزی در دره سان خواکین پیش بینی می کند
- چرا جت' الکس لوئیس بسیار مهم است به Mekhi Becton توسعه
- NHL بازیکنان نظرسنجی توهین به هنریک Lundqvist, Patrik الیاس
- 'که چگونه داستان به پایان می رسد": نیک کردرو همسر آماندا Kloots سهام عاطفی به روز رسانی
- طراحی داخلی نه نتیجه رونق مالی
- واقعیت را بررسی کنید: ماموران فدرال در پورتلند نیست مزدوران ارائه شده توسط اریک پرنس
- چرا رعایت اصول بهداشتی در آرایشگاه مهم است؟
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- اسکالپینگ در فارکس و ارز دیجیتال - امیدینو.ترید