Переход к возобновляемым источникам энергии требует эффективных методов хранения больших объемов электроэнергии. Исследователи из Мюнхенского технического университета (TUM) разработали новый метод, который может продлить срок службы водных цинк-ионных батарей на несколько порядков. Вместо того, чтобы выдерживать всего несколько тысяч циклов, они теперь смогут выдерживать несколько сотен тысяч циклов зарядки и разрядки, пишет СТА.
Ключом к этому нововведению является специальный защитный слой для цинковых анодов аккумуляторов. Этот слой решает предыдущие проблемы, такие как рост игольчатых цинковых структур, известных как цинковые дендриты, а также нежелательные химические побочные реакции, которые вызывают образование водорода и коррозию.
Исследовательская группа во главе с профессором Роландом А. Фишером, заведующим кафедрой неорганической и металлоорганической химии в Школе естественных наук TUM, использует для этой цели уникальный материал: пористый органический полимер под названием TpBD-2F. Этот материал образует стабильную ультратонкую и высокоупорядоченную пленку на аноде цинка, позволяя ионам цинка эффективно проходить через наноканалы, не допуская при этом попадания воды внутрь анода.
Цинковые аккумуляторы как экономичная альтернатива литий-ионным аккумуляторам
Да Лэй, аспирант и ведущий автор исследования, опубликованного в Advanced Energy Materials, объясняет:
«Цинк-ионные батареи с этим новым защитным слоем могут заменить литий-ионные батареи в крупномасштабных приложениях для хранения энергии в сочетании с солнечными или ветряными электростанциями. Они служат дольше, безопаснее, а цинк дешевле и доступнее, чем литий».
В то время как литий остается первым выбором для мобильных приложений, таких как электромобили и портативные устройства, его более высокая стоимость и вред, наносимый окружающей среде, делают его менее привлекательным для крупномасштабного хранения энергии.
Фишер добавляет:
«Это действительно впечатляющий результат исследования. Мы показали, что химический подход, разработанный Да Лэем, не только работает, но и поддается контролю. Нас, как фундаментальных исследователей, в первую очередь интересуют новые научные принципы – и здесь мы их открыли. Мы уже разработали первый прототип в виде кнопочной ячейки. Я не вижу причин, по которым наши выводы не могли бы быть распространены в более крупные приложения. Теперь дело за инженерами, которые должны подхватить идею и разработать соответствующие производственные процессы».
