నీటి-ఆధారిత బ్యాటరీ design భద్రత మరియు దీర్ఘాయుష్షుపై లక్ష్యం పెట్టింది

చైనాలోని పరిశోధకులు ఒక aqueous battery chemistryని నివేదించారు; ఇది grid-scale energy storage యొక్క పని జీవితాన్ని గణనీయంగా పెంచగలదని, అలాగే conventional lithium-ion systems‌తో సంబంధం ఉన్న కొన్ని disposal మరియు safety సమస్యలను తప్పించగలదని వారు చెబుతున్నారు. ఈ పని, ఫిబ్రవరి 18న Nature Communicationsలో ప్రచురించబడింది, magnesium మరియు calcium ions‌ను neutral water-based electrolyte ద్వారా batteryలో anode‌గా ఉపయోగించిన covalent organic polymers అనే వర్గాన్ని కేంద్రంగా తీసుకుంది.

ప్రధాన వాదన ఆశ్చర్యకరమైనది: battery సుమారు 120,000 charge cycles వరకు పనిచేయగలదని team అంటోంది, అంటే grid storage కోసం వాడే typical lithium-ion battery జీవితకాలం కంటే 10 రెట్లు ఎక్కువ. అంతే ముఖ్యంగా, ఈ chemistry విషపూరిత elements‌ను తప్పిస్తుందని, పర్యావరణంలో సురక్షితంగా disposed చేయవచ్చని పరిశోధకులు వాదిస్తున్నారు; అందువల్ల ఇది పెద్ద stationary storage systems కోసం ప్రత్యేకంగా clean candidate అవుతుంది.

Aqueous batteries ఎందుకు ముఖ్యమో

Water-based electrolytes nonflammable కావడం, మరియు అనేక mainstream battery designs‌లో ఉపయోగించే materials కంటే తక్కువ ఖర్చుతో ఉండే అవకాశం ఉండటం వల్ల aqueous batteries చాలా కాలంగా ఆకర్షణ పొందాయి. ఇది renewable energy buffering వంటి applications‌కు ఆకర్షణీయమైన ఎంపికను చేస్తుంది, అక్కడ తక్కువ fire risk మరియు దీర్ఘ operating life, energy density లాగే ముఖ్యంగా ఉండొచ్చు.

కానీ ఈ format‌కు ఒక మొండి బలహీనత ఉంది. ఈ batteriesలో ఉపయోగపడే organic polymers, aqueous systems‌లో సాధారణంగా ఉండే acidic లేదా alkaline electrolytes‌లో వేగంగా క్షీణిస్తాయి. ఆ degradation, utilities మరియు grid operators ఎక్కువగా పట్టించుకునే ప్రయోజనాన్నే తగ్గిస్తుంది: ఎన్నో సంవత్సరాల cycling తర్వాత కూడా నమ్మదగిన performance.

కొత్త అధ్యయనం battery యొక్క structural chemistry మరియు cellలోని operating environment రెండింటినీ మార్చి ఆ సమస్యను పరిష్కరించడానికి ప్రయత్నిస్తోంది. కఠినమైన electrolytes‌పై ఆధారపడకుండా, పరిశోధకులు pH 7.0 కలిగిన neutral electrolyte‌ను ఉపయోగించారు. దానికి hexaketone-tetraaminodibenzo-p-dioxin అనే compound‌ను జోడించారు; ఇందులో carbonyl-rich regions positive ions‌ను ఆకర్షిస్తాయి, మరియు rigid molecular scaffold material‌ను flat, honeycomb-like structure‌గా నిలుపుతుంది.