Anode

Die COVID-19-Pandemie hat die positiven Auswirkungen eines geringeren menschlichen Eingriffs in die Umwelt deutlich gemacht, mit klaren Flüssen und einer verbesserten Luftqualität. Um einen besseren Lebensraum und eine bessere Lebensqualität zu erhalten, ist es entscheidend, die vom Menschen verursachten negativen Auswirkungen zu minimieren. Dies erfordert die Entwicklung von Technologien, die saubere Energiequellen nutzen und diese Energie effizient speichern.

Die Energiespeicherung spielt eine entscheidende Rolle bei der effektiven Nutzung intermittierender sauberer Energiequellen. Die Nachfrage nach Speichergeräten mit höherer Energiedichte, schnelleren Lademöglichkeiten, Kosteneffizienz und längeren Lebenszyklen wächst. Diese Fortschritte werden negative Auswirkungen auf die Umwelt verringern und die Energiespeicherung nachhaltiger machen.

Nachhaltigkeit umfasst verschiedene Aspekte, darunter Umweltschutz, Menschenrechte, Gleichberechtigung und Wirtschaftswachstum. Um sicherzustellen, dass Energiespeicher nachhaltig sind, müssen Materialien und Produktionsprozesse sorgfältig analysiert werden.

Anodenlose Batteriekonfigurationen, insbesondere solche mit Festkörperelektrolyten, bieten einen vielversprechenden Ansatz. Bei diesen Batterien wird bei der Erstmontage lediglich ein Anodenstromkollektor verwendet. Festkörperbatterien nutzen diese anodenlose Konfiguration und Festkörperelektrolyte, wodurch gefährliche Materialien wie reines Lithiummetall überflüssig werden.

Anodenlose Batterien haben in der Branche aufgrund ihrer einfachen Montage, verbesserten Sicherheit, Kosteneffizienz und verbesserten Nachhaltigkeit an Aufmerksamkeit gewonnen. Die Forschung in diesem Bereich hat zugenommen, und mehrere Studien untersuchen verschiedene Aspekte anodenloser Zellen im Festkörper.

Kathodenmaterialien werden auch auf ihre Auswirkungen auf die Umwelt untersucht. Schichtförmige Übergangsmetalloxide, die Kobalt enthalten, werden in großem Umfang in kommerziellen Anwendungen eingesetzt. Allerdings werden alternative Materialien wie LiFePO4 (LFP) aufgrund ihrer geringen Kosten, Häufigkeit und Umweltverträglichkeit zunehmend eingesetzt.

Die Entwicklung leistungsstarker Festkörperelektrolyte ist für den sicheren und effizienten Batteriebetrieb von entscheidender Bedeutung. Ferroelektrische Elektrolyte, die piezoelektrisch und pyroelektrisch sind, haben sich bei der Herstellung von Festkörperbatterien als vielversprechend erwiesen.

Kupfer wird aufgrund seiner Nichtreaktivität mit Lithium traditionell als Anodenstromkollektor in anodenlosen Batterien verwendet. Es wurde in verschiedenen Batteriedesigns eingesetzt, darunter Lithium-Ionen-, Lithium-Schwefel- und Lithium-Luft-Batterien.

Forscher haben auch die Verwendung von Zinkoxid (ZnO) als Materialkandidat zur Verbesserung der Leistung von Lithiumbatterien untersucht. Die chemischen Oberflächenpotentiale verschiedener Materialien wurden untersucht und es wurde festgestellt, dass ZnO an der Grenzfläche zu Kupfer einen Ausgleich der chemischen Oberflächenpotentiale aufwies.

Anodenlose Batterien bieten einen nachhaltigen Ansatz zur Energiespeicherung, wobei Fortschritte bei Materialien und Konfigurationen zu sichereren, effizienteren und umweltfreundlicheren Lösungen führen.