L’électrode ionophobe augmente la capacité de stockage d’énergie


L'électrode ionophobe augmente la capacité de stockage d'énergie

Schéma montrant les mécanismes des pores ionophiles et ionophobes et leur influence sur la dynamique des charges. Crédit photo: IPE

L’utilisation d’énergies renouvelables pour remplacer les énergies fossiles est désormais considérée comme la meilleure solution aux problèmes d’émissions de gaz à effet de serre et de pollution atmosphérique. En conséquence, la demande de technologies nouvelles et améliorées de d’énergie est forte.

Dans un effort pour améliorer cette , un groupe dirigé par le professeur Zhang Suojiang de l’Institut d’ingénierie des procédés (IPE) de l’Académie chinoise des sciences (CAS) a récemment découvert que les électrodes ionophobes peuvent améliorer les performances de stockage d’énergie.

Leur étude a été publiée dans le Journal de chimie des matériaux A. le 8 mai.

Les condensateurs électriques à double couche (EDLC) avec des liquides ioniques (IL) – en tant que nouveau type de dispositif de stockage d’énergie – peuvent combler l’écart entre la de puissance des batteries et la densité d’énergie des condensateurs conventionnels. Cependant, les IL dans les nanopores présentent souvent une dynamique de lente, ce qui empêche une densité de puissance élevée.

Dans cette étude, les chercheurs ont proposé une nouvelle stratégie pour améliorer de manière synergique la densité d’énergie et la densité de puissance des EDLC avec des IL basées sur des simulations de dynamique moléculaire massive.

Ils ont construit un certain nombre d’EDLC avec une mouillabilité différente (d’ionophile à ) en utilisant l’électrolyte 1-éthyl-3-méthylimidazolium tétrafluoroborate.

En comparant les EDLC avec une électrode ionophile avec les EDLC avec une électrode extrêmement ionophobe, les chercheurs ont constaté que le temps de charge de cette dernière diminuait d’environ 80% tandis que la capacité augmentait de presque 100% (à U. = 4 V).

Dans les EDLC avec une électrode ionophobe, les IL ne peuvent pas pénétrer spontanément dans l’électrode poreuse sans être chargées. À mesure que la tension de charge augmente, le contre-ion et le coion commencent à entrer dans le nanopore lorsque la tension dépasse une valeur critique (~ 2 V). Dans le même temps, la dynamique de diffusion des ions est plus rapide que celle des IL en vrac en raison du faible nombre d’ions dans le pore.

« La charge du pore ionophobe est comme la compression d’un ressort. Une fois le ressort libéré, beaucoup d’énergie est générée », a déclaré le professeur He Hongyan de l’IPE.

Cette étude a également identifié la relation quantitative entre le temps de charge / capacité et les propriétés ionophobes / géométrie des pores / potentiel électrique. Il a été montré comment une adsorption anormale de Co-ion, absente de l’électrode ionophile commune, améliore les performances globales des EDLC avec IL.

L’idée d’introduire l’ionophobicité pourrait soutenir la conception rationnelle de supercondensateurs hautes performances basés sur l’IL ou d’autres applications de stockage d’énergie à l’avenir.


La nouvelle configuration des électrodes améliore les performances volumiques des supercondensateurs


Plus d’information:
Zhongdong Gan et al., Nanopores ionophobes qui améliorent la capacité et la dynamique de charge dans les supercondensateurs utilisant des liquides ioniques, Journal de chimie des matériaux A. (2021). DOI: 10.1039 / D1TA01818C

Fourni par l’Académie chinoise des sciences

Citation: Ionophobic Electrode Boosts Energy Storage Performance (2021, 27 mai), consulté le 28 mai 2021 sur https://techxplore.com/news/2021-05-ionophobic-electrode-boosts-energy-storage.html

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