металлический мусор в качестве электродов в калий-ионных батареях
https://newatlas.com/rusty-mesh-batteries/49980/
Сетка из нержавеющей стали часто используется в качестве фильтров и сеток на таких объектах, как очистные сооружения или вентиляционные шахты. Но как только материал покрывается ржавчиной и ослабевает, его обычно просто выбрасывают. Теперь китайские ученые придумали способ превратить этот металлический мусор в высокоэффективное сокровище в качестве электродов в калий-ионных батареях.
Хотя сегодня широко используются литий-ионные батареи, они не лишены проблем. Во-первых, они со временем разлагаются, особенно если не хранить в прохладном месте. Они также имеют раздражающую тенденцию иногда взрываться и по сравнению с натриевыми или калиевыми ионными батареями стоят дорого.
Но у калиевых батарей, которые могут быть дешевой и стабильной альтернативой литиевым батареям, также есть своя проблема: ионы калия довольно большие, поэтому их хранение при передаче между электродами в батарее имеет тенденцию к разрушению самих электродов.
Новый метод, разработанный группой из Китайской академии наук и Университета Цзилинь, решает как проблему обращения с большими ионами калия, так и проблему избыточных отходов стальной сетки.
Сначала исследователи взяли ржавую сетку и окунули ее в раствор ферроцианида калия. Это соединение также называют желтым перцем калийным и используют в садоводстве, виноделии и в качестве агента против слеживания в соли. Когда металл попадает в раствор, ионы железа, хрома и никеля выщелачиваются из ржавчины, которые присоединяются к ионам ферроцианида, образуя берлинскую лазурь. Эта сложная соль, которая использовалась в качестве красителя, краски и покрытия при производстве деталей машин, остается на поверхности сетки в виде каркаса из нанокубиков. Этот каркас является идеальным местом для отдыха ионов калия между переходами от одного электрода к другому в батарее.
Затем новая синяя сетка погружается в раствор оксида графена, который обеспечивает покрытие, которое предотвращает комкование матрицы берлинской синей, а также повышает способность электродов проводить электричество.
«В ходе испытаний плоские элементы, изготовленные с этими новыми электродами, демонстрируют превосходную емкость, напряжение разряда, номинальные характеристики и выдающуюся стабильность цикла», - говорится в отчете об изобретении. «Поскольку недорогие электроды без связующего вещества очень гибкие, они хорошо подходят для использования в гибких электронных устройствах».
Открытие может помочь ионные аккумуляторы калия присоединиться другие потенциальные замены литий - ионный аккумулятор в том числе ионов алюминия , ионов натрия , золота глупцов , кислорода лития и высокой емкости серы лития.
Об исследовании сообщается в журнале Angewandte Chemie .