O objetivo dos protocolos relatados é criar eletrodos recarregáveis de zinco-esponja que suprimem dendritos e mudam de forma em baterias de zinco, como níquel-zinco ou zinco-ar.
Artigo de método
O objetivo dos protocolos relatados é criar eletrodos recarregáveis de zinco-esponja que suprimem dendritos e mudam de forma em baterias de zinco, como níquel-zinco ou zinco-ar.
Relatamos dois métodos para criar eletrodos de esponja de zinco que suprimem a formação de dendrite e a mudança de forma para baterias de zinco recarregáveis. Ambos os métodos são caracterizados pela criação de uma pasta feita de partículas de zinco, porogen orgânico e agente de aumento da viscosidade que é aquecido sob um gás inerte e, em seguida, ar. Durante o aquecimento sob o gás inerte, as partículas de zinco se juntam, e o porogen se decompõe; sob o ar, os fusíveis de zinco e os orgânicos residuais queimam, produzindo uma espuma de metal de célula aberta ou esponja. Nós ajustamos as propriedades mecânicas e eletroquímicas das esponjas de zinco por variadas proporções de massa zinco-porogen, tempo de aquecimento sob gás e ar inertes, e tamanho e forma das partículas de zinco e porógeno. Uma vantagem dos métodos relatados é sua capacidade de ajustar finamente a arquitetura zinco-esponja. O tamanho e a forma selecionados das partículas de zinco e porogen influenciam a morfologia da estrutura dos poros. Uma limitação é que as esponjas resultantes possuem estruturas de poros desordenadas que resultam em baixa resistência mecânica em frações de baixo volume de zinco (<30%). As aplicações para estes eletrodos de esponja de zinco incluem baterias para armazenamento em grade, eletrônicos pessoais, veículos elétricos e aviação elétrica. Os usuários podem esperar que os eletrodos de esponja de zinco pedalem até 40% de profundidade de descarga a taxas tecnologicamente relevantes e capacidades areais sem a formação de dendritos separadores-perfurantes.
O objetivo dos métodos de fabricação relatados é criar eletrodos de esponja de zinco (Zn) que suprimem a formação de dendrite e a mudança de forma. Historicamente, esses problemas limitaram a vida útil do ciclo das baterias Zn. Os eletrodos de esponja de zinco resolveram esses problemas, permitindo baterias Zn com vida de ciclo mais longa1,2,3,4,5,6. A estrutura da esponja suprime a formação de dendrite e a mudança de forma porque (1) a estrutura zn fundida fios eletricame....
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1. Um método baseado em emulsão para criar eletrodos de esponja Zn
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Resultantes, totalmente tratadas pelo calor, esponjas Zn baseadas em emulsão têm densidades de 2,8 g∙cm–3 enquanto esponjas baseadas em aquosos se aproximam de 3,3 g∙cm–3. Durante o aquecimento sob o ar, uma camada de ZnO se forma nas superfícies Zn, que deve ter uma espessura de 0,5-1,0 μm (observada usando microscopia eletrônica de varredura)5. O sólido nas esponjas resultantes deve ser de 72% Zn (versão emulsion) ou 78% Zn (versão aquosa) com o restante sendo ZnO (medido p.......
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Modificações e solução de problemas associadas a esses protocolos incluem o preenchimento da pasta Zn recém-misturada em uma cavidade de molde. Deve-se tomar cuidado para evitar bolsões de ar. Os vazios indesejados podem ser diminuídos tocando no molde após o preenchimento ou durante o preenchimento. Como a pasta Zn aquosa está seca, a pressão pode ser aplicada diretamente na pasta Zn para empurrar os bolsos de ar enquanto enche a cavidade do molde.
Uma limitação dos métodos é que a estrutura .......
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J.F.P., D.R.R., e J.W.L. possuem patentes relacionadas a eletrodos de zinco: patentes dos EUA 9802254, 10008711, 10720635 e 10763500, patente da UE no 2926395 e patente da China no. 104813521.
Esta pesquisa foi financiada pelo Escritório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos.
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Amido de milho | Argo | Não aplicável | Atua como um agente de aumento de porogênio e viscosidade. |
| Decane | MilliporeSigma | D901 | |
| Sal de sódio carboximetilcelulose (CMC) solúvel em água de viscosidade média | MilliporeSigma | C4888-500G | Este CMC atua principalmente como um agente de aumento de viscosidade. |
| Agitador suspenso | Caframo Lab Solutions | BDC3030 | |
| Pequenos modelos cilíndricos para esponjas de Zn | VWR | 66014-358 | As tampas dos frascos podem ser utilizadas como moldes. |
| Dodecil sulfato de sódio | MilliporeSigma | 436143 | |
| Íon insolúvel em águaSep CMC 52 resina de carboximetilcelulose pré-inchada | BIOpHORETICS | B45019.01 | Este CMC atua como um agente de aumento de porogênio e viscosidade. |
| Pedido | de EverZinc | em pó de Zn |
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