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離子液體組裝電池

2024-12-18 14:11:52 sh默尼 37

自分離液體電極電池是一種有潛力的大規(guī)模儲能技術(shù),它可以幫助緩解可再生能源間歇性對電網(wǎng)穩(wěn)定性的影響。這種電池的功能是通過選擇性溶解氧化還原活性物質(zhì),并在相分離的液體電極中創(chuàng)建離子遷移的內(nèi)部途徑,以維持整體電荷平衡。然而,傳統(tǒng)的自分層液電極化學(xué)電池在材料成本、電池效率和嚴(yán)格的操作條件方面面臨限制,阻礙了它們的廣泛應(yīng)用。盡管不斷有研究提高電化學(xué)性能,但防止液層間交叉污染和建立相干離子導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)等困難仍然存在,制約了其進(jìn)一步發(fā)展。


考慮到水雙相系統(tǒng)具有密度差異,它為設(shè)計(jì)由堆疊液相層構(gòu)成的自分層電池提供了一個(gè)有前景的平臺。水雙相體系的實(shí)現(xiàn)主要基于鹽析機(jī)制,在水基質(zhì)中加入更多的親水性溶質(zhì)會導(dǎo)致預(yù)溶解物質(zhì)(如聚乙二醇和四乙二醇二甲醚)的析出,從而由于密度差而形成自堆疊范式。此外,通過引入以有機(jī)組分為主的液相層或低水溶性離子液體(IL),也可以直接形成排出的陰極電解質(zhì)層。室溫離子液體具有固有的離子電導(dǎo)率、耐火性、對氧化還原物質(zhì)的有效吸收性以及易于相分離的有限水溶性,是陰極電解質(zhì)溶劑的理想選擇。

研究人員使用咪唑基IL系統(tǒng)的自分層構(gòu)建了雙相Zn-IZn-Br電池。具體而言,1-乙基-3-甲基咪唑雙(三氟甲基磺酰基)亞胺([EMIm][NTf2]) IL在水介質(zhì)中通過自發(fā)締合反應(yīng)合成。然后,隨著[EMIm][NTf2]陽離子源的加入,將具有氧化還原活性的碘化物或溴化物質(zhì)引入體系,生成最終的含鹵IL主導(dǎo)陰極電解質(zhì)。由于IL主導(dǎo)相與水相之間的溶解度有限,形成了自分離的堆疊結(jié)構(gòu),保證了體系的穩(wěn)定。利用這種基于[EMIm][NTf2]的水雙相結(jié)構(gòu),開發(fā)了自分層水雙相電池。


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