폴리머-공기 배터리는 종종 안정성, 동역학 및 전도성과 관련된 문제에 직면합니다.이에 대응하여 Jodie Lutkenhaus 박사는 이러한 배터리의 양극으로 폴리머를 사용하는 방법을 개발했습니다.

최근에 게재된 기사에서줄, Lutkenhaus, 내부 참여 부서장이자 텍사스 A&M 대학의 화학 공학 교수는 화학 공학 교수인 Abdoulaye Djire 박사와 협력하여 이러한 폴리머가 전해질과 전하를 저장하고 교환하는 방법을 밝혔습니다.

"음극은 공기 중의 산소와 반응하여 회로를 완성합니다. 우리는 특히 견고한 백본 구조를 갖춘 공액 폴리머를 사용하는 것을 목표로 삼았습니다.양극"라고 Lutkenhaus는 말했습니다.

이러한 특징은 폴리머를 전도성과 안정성을 모두 만들어 반복적인 충전 및 방전에 필요한 가역적 반응을 가능하게 한다고 그녀는 말했습니다.

향상된 안전성, 비용 절감, 더 높은 이온 전도성 및 지속 가능성을 포함한 수성 폴리머-공기 배터리의 이점에도 불구하고 전기화학적 성능은 제한적이라고 기사는 밝혔습니다.

"이러한 한계를 극복하기 위해 연구자들은 저비용, 기능화 용이성 및 높은 안정성을 포함하여 금속 양극에 비해 여러 가지 장점을 갖는 대체 폴리머 양극을 연구했습니다."라고 연구진은 썼습니다.

배터리의 견고한 사다리 구조, 빠른 동역학 및높은 전기 전도성성능 손실을 최소화하면서 500사이클을 견딜 수 있었습니다.또한 이 기사에서는 실시간 전하 이동 메커니즘을 공개하여 빠른 하이드로늄 이온 전하 보상 프로세스를 시연했습니다.

기사에서는 금속공기전지가 기존 리튬이온전지에 비해 에너지 밀도가 더 높다고 지적했습니다.이는 기존의 금속 산화물 음극보다 훨씬 더 높은 용량을 제공하는 산소 음극에 기인합니다.그러나 이 기사에서는 금속 자원 추출 및 처리의 안정성, 비용 및 환경 영향으로 인해 공기 배터리에 금속 양극을 사용하는 데 한계가 있음을 강조합니다.

금속 양극의 수상돌기, 패시베이션 및 부식과 같은 문제는 금속-공기 배터리의 활용도를 낮추고 사이클링 안정성을 저하시킵니다.계면 수정 및 전해질 제제의 채택에도 불구하고 이러한 문제는 공기 중 산소가 있는 경우 심각할 수 있습니다.

"폴리머-공기 배터리는 금속-공기 배터리에 비해 에너지를 저장하는 대체 수단을 제공합니다"라고 Lutkenhaus는 말했습니다."폴리머-공기 배터리는 높은 용량을 가지고 있습니다.에너지 저장사이클 수명도 매우 길어요."

그녀는 사이클 수명이 길다는 것은 사람들이 배터리를 재충전하거나 교체하기 전에 배터리를 더 오랫동안 사용할 수 있다는 것을 의미한다고 설명했습니다.

Lutkenhaus는 “공기 기반 배터리는 기존 배터리보다 질량이 낮기 때문에 고에너지 배터리로 유망하다”고 말했습니다."그러나 공기 기반 배터리를 장기간 작동하면 배터리를 막히게 하고 장기간 작동을 방해하는 탄산염 침전물이 생성되는 경우가 많습니다.중합체전극으로서 우리는 탄산염의 형성을 방지하기 위해 전해질을 바꿀 수 있었습니다."