德克薩斯A&M大學的科學家們發現無金屬的水基電池電極的存儲容量有著高達1000%的差異。無金屬的水基電池與那些利用鈷的鋰離子形式的電池是獨特的。研究小組對這種類型的電池的關注源於對國內供應鏈的更大控制的願望，因為鈷和鋰通常是從國外採購的。此外，這種電池更安全的化學成分可以防止火災。

化學工程教授Jodie Lutkenhaus博士和化學助理教授Daniel Tabor博士在《自然材料》上發表了他們關於無鋰電池的研究結果。

“不會再有電池火災了，因為它是水基的，”Lutkenhaus說。”在未來，如果預測到材料短缺，鋰離子電池的價格會大漲。如果我們有了這種替代電池，我們就可以轉向這種化學，其供應要穩定得多，因為我們可以在美國這裡製造它們，而且製造它們的材料也在這裡。”

Lutkenhaus說，水電池由陰極、電解質和陽極組成。陰極和陽極是可以儲存能量的聚合物，而電解質是與有機鹽混合的水。電解液通過其與電極的相互作用，是離子傳導和能量存儲的關鍵。

她說：”如果一個電極在循環過程中膨脹得太厲害，那麼它就不能很好地傳導電子，就會失去所有的性能。我相信，由於腫脹效應，儲能能力有1000%的差異，這取決於電解質的選擇。”

根據他們的文章，氧化還原活性的非共軛自由基聚合物（電極）是有希望成為無金屬水電池的候選者，因為這種聚合物具有高放電電壓和快速氧化還原動力學。由於電子、離子和水分子的同時轉移，該反應很複雜且難以解決。

研究人員在文章中說：”我們通過使用電化學石英晶體微天平在一系列時間尺度上進行耗散監測，檢查不同混沌/交變特性的水電解質，證明了氧化還原反應的性質。”

Tabor的研究小組用計算模擬和分析對實驗工作進行了補充。仿真讓人們深入了解了結構和動力學的微觀分子尺度的情況。

“理論和實驗經常緊密合作以了解這些材料。在這篇論文中，我們在計算上所做的新事情之一是，我們實際上將電極充電到多種電荷狀態，並觀察周圍環境如何對這種充電做出反應。”

研究人員通過準確測量電池運行時有多少水和鹽進入電池，從宏觀上觀察電池陰極是否在某些種類的鹽存在時工作得更好。

“我們這樣做是為了解釋在實驗中觀察到的情況，現在，我們希望將我們的模擬擴展到未來的系統。我們需要讓我們的理論得到證實，什麼是驅動這種水和溶劑注入的力量。”

“有了這種新的儲能技術，這是對無鋰電池的一種推動。”Tabor說：”我們對是什麼讓一些電池電極比其他電池電極工作得更好有了更好的分子水平的描述，這為我們在材料設計方面的進展提供了強有力的證據。”