В этом типе батареи, названной неводным окислительно-восстановительным потоком, энергия сохранена в отрицательно и положительно заряженные решения в больших баках.Молекулярный состав энергичных решений в баках играет главную роль в том, сколько энергии батарея в состоянии произвести, и это исследование, сосредоточенное на проектировании идеальной молекулы, чтобы распасться в положительно заряженном баке. Чтобы максимизировать эффективность, исследователи должны были структурировать молекулу, чтобы держать как можно больше энергии также будучи достаточно стабильными, чтобы ограничить лишние реакции.«Мы хотим, чтобы стабильность молекул была высока, таким образом, батарея не ломается преждевременно, но мы также хотим, чтобы он был в состоянии держать много энергии.
Эти два противоречат», сказал Цзинцзин Чжан, postdoc, вовлеченный в исследование.Обратимость молекулы или ее способность, которая будет неоднократно заряжаться и освобождаться от обязательств, является самой собственностью, которая позволяет батареям потока функционировать.
Во время зарядки молекулы, сохраненные в положительно заряженном баке, теряют электроны посредством процесса, названного окислением. Проблема возникает, когда они теперь нестабильные, положительно заряженные молекулы начинают реагировать с их средой, иссушая обвинение, которое иначе хранилось бы в баке и использовалось бы для власти.«Когда это теряет электрон, у молекулы есть естественное стремление, чтобы найти другой электрон для полной пары, и если они создают связь, которая означает, что это не может больше вырабатывать электроэнергию», сказал Лу Чжан, ведущий ученый в команде.Исследователи на этом проекте смогли закрыть общую сосущую энергию реакцию стороны, используя процесс, названный bicyclic заменой, которая защищает самые реактивные части атомных лесов молекулы, несколько как использование изоляции, чтобы покрыть выставленные провода.
Сама замена Bicyclic не новая, но это исследование было первым, чтобы применить ее к материалам батареи. Ранее, ученые батареи использовали более большие защитные атомные цепи, чтобы увеличить стабильность. Однако эти щиты имели тенденцию душить батарею; только половина реактивных молекулярных регионов могла быть покрыта, не устраняя способность молекулы испустить любую энергию вообще.
«С bicyclic заменой мы наконец нашли способ защитить все реактивные положения молекулы, не теряя ее обратимость, и мы смогли вытащить очень хорошую работу из нее», сказал Лу Чжан.Исследователи обнаружили, что батарея понесла только минимальную потерю способности после 150 циклов зарядки и иссушения батареи, доказав высокую стабильность молекулы.
«Замена Bicyclic позволяет нам стараться не идти на компромисс между стабильностью и обратимостью», сказал Цзинцзин Чжан. «Увеличение этих двух свойств является ключом в технических более эффективных батареях для включения всех зданий и еще больших систем в будущем».