א פארשונגס-גרופע אנגעפירט דורך פראפעסאר טשען וויי ביי דער אוניווערסיטעט פון וויסנשאפט און טעכנאלאגיע פון כינע (USTC) האט פארגעשטעלט א נייע כעמישע באטעריע סיסטעם וואס ניצט וואסערשטאף גאז אלס די אנאדע. די שטודיע איז ארויסגעגעבן געווארן אין דערAngewandte Chemie International Edition.
וואַסערשטאָף (H2) האט באַקומען אויפֿמערקזאַמקייט ווי אַ סטאַביל און קאָסטן-עפֿעקטיוו רינואַבאַל ענערגיע טרעגער צוליב זייַנע גינסטיגע עלעקטראָכעמישע אייגנשאַפֿטן. אָבער, טראַדיציאָנעלע וואַסערשטאָף-באַזירטע באַטעריעס נוצן בפֿרט H2ווי אַ קאַטאָדע, וואָס באַגרענעצט זייער וואָולטאַזש קייט צו 0.8–1.4 V און באַגרענעצט זייער קוילעלדיק ענערגיע סטאָרידזש קאַפּאַציטעט. צו באַקומען די באַגרענעצונג, די פאָרשונג מאַנשאַפֿט פארגעשטעלט אַ נייַע צוגאַנג: ניצן H2אלס די אנאדע צו באדייטנד פארבעסערן ענערגיע געדיכטקייט און ארבעטס וואלטאזש. ווען צוזאמענגעשטעלט מיט ליטיום מעטאל אלס די אנאדע, האט די באטעריע אויסגעוויזן אויסערגעווענליכע עלעקטראכעמישע פערפארמענס.
סכעמאטיק פון דער Li−H באַטעריע. (בילד דורך USTC)
די פֿאָרשער האָבן דיזיינט אַ פּראָטאָטיפּ Li-H באַטעריע סיסטעם, וואָס האָט אַרייַנגענומען אַ ליטיום מעטאַל אַנאָדע, אַ פּלאַטינום-באדעקטע גאַז דיפֿוזיע שיכט וואָס דינט ווי די וואַסערשטאָף קאַטאָדע, און אַ האַרטן עלעקטראָליט (Li1.3Al0.3Ti1.7(פּאָסט4)3, אדער LATP). די קאנפיגוראציע ערמעגליכט עפעקטיוון ליטיום-יאָן טראנספארט בשעת מינימיזירן אומגעוואונטשע כעמישע אינטעראקציעס. דורך טעסטינג, האט די Li-H באַטעריע דעמאָנסטרירט א טעאָרעטישע ענערגיע געדיכטקייט פון 2825 Wh/kg, און אויפהאלטן א שטענדיגע וואָולטאַזש פון אַרום 3V. דערצו, האט זי דערגרייכט א באַמערקנסווערטע קייַלעכיק-רייזע עפעקטיווקייט (RTE) פון 99.7%, וואָס ווייַזט אויף מינימאַל ענערגיע פארלוסט בעת טשאַרדזשינג און דיסטשאַרדזשינג ציקלען, בשעת זי אויפהאלטן לאַנג-טערמין פעסטקייט.
כדי ווייטער צו פֿאַרבעסערן קאָסטן-עפֿעקטיווקייט, זיכערקייט און פּשוטקייט פֿון פֿאַבריקאַציע, האָט די מאַנשאַפֿט אַנטוויקלט אַן אַנאָד-פֿרײַע Li-H באַטעריע וואָס נעמט אַוועק די נויט פֿאַר פֿאָר-אינסטאַלירטן ליטיום מעטאַל. אַנשטאָט, לייגט די באַטעריע אַוועק ליטיום פֿון ליטיום זאַלץ (LiH2PO4און LiOH) אין דעם עלעקטראָליט בעתן אויפלאָדן. די ווערסיע האַלט די מעלות פון דער נאָרמאַלער Li-H באַטעריע בשעת זי פירט איין נאָך מעלות. עס ערמעגליכט עפעקטיוו ליטיום פּלייטינג און סטריפּינג מיט אַ קאָולאָמביק עפעקטיווקייט (CE) פון 98.5%. דערצו, עס אַרבעט סטאַביל אפילו ביי נידעריקע וואַסערשטאָף קאָנצענטראַציעס, וואָס רעדוצירט די אָפּהענגיקייט אויף הויך-דרוק H₂ סטאָרידזש. קאַמפּיוטיישאַנאַל מאָדעלינג, אַזאַ ווי דענסיטי פאַנגקשאַנאַל טעאָריע (DFT) סימיאַליישאַנז, זענען דורכגעפירט געוואָרן צו פֿאַרשטיין ווי ליטיום און וואַסערשטאָף יאָנען באַוועגן זיך אין דער באַטעריע'ס עלעקטראָליט.
די דורכברוך אין Li-H באַטעריע טעכנאָלאָגיע ברענגט נייע געלעגנהייטן פֿאַר אַוואַנסירטע ענערגיע סטאָרידזש לייזונגען, מיט פּאָטענציעלע אַפּליקאַציעס וואָס דעקן רינואַבאַל ענערגיע גרידס, עלעקטרישע וועהיקלעס, און אפילו אַעראָספּייס טעכנאָלאָגיע. קאַמפּערד צו קאַנווענשאַנאַל ניקעל-הידראָגען באַטעריעס, די Li-H סיסטעם גיט פֿאַרבעסערטע ענערגיע געדיכטקייט און עפעקטיווקייט, מאכן עס אַ שטאַרק קאַנדידאַט פֿאַר ווייַטער-דור מאַכט סטאָרידזש. די אַנאָדע-פֿרייַ ווערסיע לייגט די יסוד פֿאַר מער קאָסטן-עפעקטיוו און סקאַליראַבאַל הידראָגען-באזירט באַטעריעס.
פּאַפּיר לינק:https://doi.org/10.1002/ange.202419663
(געשריבן דורך ZHENG Zihong, עדיטיד דורך WU Yuyang)
פּאָסט צייט: 12טן מערץ 2025