Ученые придумали как продлить срок службы цинк-ионных батареек
Переход на возобновляемые источники энергии требует эффективных решений для хранения большого количества электричества. Исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM) разработали новый метод, позволяющий значительно продлить срок службы водных цинк-ионных батарей. Благодаря этому изобретению, такие батареи, рассчитанные ранее на несколько тысяч циклов, теперь могут выдерживать до сотен тысяч циклов зарядки и разрядки.
Ключевым элементом этой инновации стала специальная защитная оболочка для цинковых анодов батареи. Эта оболочка решает проблемы, связанные с ростом цинковых дендритов — игольчатых структур, которые препятствуют нормальной работе батарей. Кроме того, она защищает от нежелательных побочных реакций, таких как коррозия и образование водорода, сокращающих срок службы батарей.
Исследовательская группа под руководством профессора Роланда А. Фишера, возглавляющего кафедру неорганической и металлоорганической химии в TUM, применила для создания защитного слоя уникальный материал — пористый органический полимер TpBD-2F. Этот материал формирует стабильную ультратонкую пленку на цинковом аноде, позволяя ионам цинка проходить через наноканалы и предотвращая попадание воды на анод.
Докторант Да Лэй, ведущий автор работы, поясняет: «Цинк-ионные батареи с новой защитной оболочкой могут заменить литий-ионные аккумуляторы в системах масштабного хранения энергии, например, в сочетании с солнечными или ветряными электростанциями. Они служат дольше, безопаснее, а цинк дешевле и доступнее лития». В то время как литий-ионные батареи остаются приоритетом для электромобилей и небольших гаджетов, их высокая стоимость и влияние на окружающую среду делают их менее подходящими для крупных энергосистем.
Профессор Фишер добавляет: «Это действительно выдающийся результат исследования. Мы доказали, что химический метод, разработанный Да Лэем, не только эффективен, но и контролируем. Мы уже создали первый прототип обновленной батареи, и я не вижу причин, по которым наши выводы нельзя было бы адаптировать для масштабных применений. Теперь слово за инженерами, которым предстоит разработать производственные процессы».
Ранее ученые разработали уникальные долгоживущие батареи с рекордной емкостью.
