Anionen zijn belangrijk: hybride zinkioncondensatoren met ideale anionen in de elektrolyt presteren extra lang

Home > Media > Anionen zijn belangrijk: Hybride zink-ionen-condensatoren met ideale anionen in de elektrolyt presteren extra lang

© Wiley-VCH, hergebruik met vermelding van 'Angewandte Chemie' en een link naar het originele artikel.

Abstract:
Metaal-ion hybride condensatoren combineren de eigenschappen van condensatoren en batterijen. De ene elektrode gebruikt het capacitieve mechanisme, de andere de redoxprocessen van het batterijtype. Wetenschappers hebben nu de rol van anionen in de elektrolyt onder de loep genomen. De resultaten, die zijn gepubliceerd in het tijdschrift Angewandte Chemie, laten het belang van sulfaatanionen zien. Op sulfaat gebaseerde elektrolyten gaven zink-ion-hybride condensatoren uitstekende prestaties en extra lange bruikbaarheid.

Anionen zijn belangrijk: Hybride zink-ionen-condensatoren met ideale anionen in de elektrolyt presteren extra lang

Heidelberg, Duitsland | Geplaatst op 13 november 2020

Condensatoren kunnen in korte tijd een enorme hoeveelheid lading opnemen en vrijgeven, terwijl batterijen in een klein volume veel energie kunnen opslaan. Om beide eigenschappen te combineren, onderzoeken wetenschappers hybride elektrochemische cellen, die zowel condensator- als batterijelektroden bevatten. Onder deze cellen hebben onderzoekers hybride metaalion-condensatoren geïdentificeerd als bijzonder veelbelovende apparaten. Hier heeft de positieve elektrode pseudocapacitieve eigenschappen, wat betekent dat hij ook energie kan opslaan op de manier van een batterij, door intercalatie van de metaalionen, terwijl de negatieve elektrode is gemaakt van een redoxactief metaal.

Hun elektrolyt is echter lange tijd verwaarloosd, zegt Chunyi Zhi, die samen met zijn team aan de City University van Hong Kong batterijmaterialen onderzoekt. De onderzoekers geloven dat het type elektrolytanion de prestaties van het apparaat beïnvloedt. "Door meer aandacht te besteden aan de introductie van geschikte anionen, kan het vermogen en de energiedichtheid van een condensator effectief worden verbeterd", zeggen ze.

De onderzoekers richtten hun aandacht op zink-ioncondensatoren. Dit celtype bestaat uit een zinkmetaalanode en een kathode van titaniumnitride-nanovezels. De nanovezels zijn robuust en door hun poreuze oppervlak kan de elektrolyt infiltreren. De wetenschappers beweren dat de elektrolytische anionen, wanneer ze aan het titaniumnitride-oppervlak worden bevestigd, het materiaal meer geleidend maken. Bovendien kunnen de geadsorbeerde anionen direct bijdragen aan het oplaadproces. Het opladen van de hybride condensator omvat de extractie van de geïntercaleerde zinkionen.

Zhi en zijn collega's vergeleken de effecten van drie elektrolytische anionen: sulfaat, acetaat en chloride. Ze keken zowel naar hun binding aan het elektrode-oppervlak als naar de prestaties van de elektrochemische cellen. Het was een duidelijk resultaat.

De wetenschappers meldden dat de sulfaatanionen opvielen tussen de drie anionen. Ze merkten op dat cellen op basis van een zinksulfaatelektrolyt het beste presteerden en dat de sulfaten sterker aan het titaniumnitride-oppervlak bonden dan de andere anionen. Bovendien vertoonden met sulfaat behandelde elektroden de laagste zelfontlading. De auteurs schreven de bevindingen toe aan de elektronische effecten van sulfaat. Zijn elektron-trekkende aard zorgt voor een stevige binding met de oppervlakte-atomen en voorkomt dat de elektrode zichzelf ontlaadt, concludeerden de auteurs.

Voor een zink-ion-hybride condensator op basis van zinksulfaat rapporteerden de wetenschappers gedurende meer dan negen maanden een krachtige werking. Bovendien zijn deze apparaten flexibel, wat vooral handig is voor draagbare elektronica. De wetenschappers testten het apparaat in een elektronisch horloge en vonden uitstekende prestaties.

###

Over de auteur

Dr. Chunyi Zhi is een professor aan de afdeling Materiaalkunde & Engineering aan de City University of Hong Kong. Zijn onderzoeksinteresses omvatten de praktische toepassing van flexibele energie-opslagapparaten, zinkbatterijen met nieuwe elektrodematerialen en elektrolyten, en katalysatoren voor zuurstof- en stikstofreductiereacties.

http://www.comfortablenergy.net/

####

Voor meer informatie, klik hier

Kontakte:
Mario Müller

Auteursrecht © Wiley

Als u een opmerking heeft, alstublieft Neem contact op met ons op.

Uitgevers van nieuwsberichten, niet 7th Wave, Inc. of Nanotechnology Now, zijn zelf verantwoordelijk voor de juistheid van de inhoud.

Bladwijzer: