Батареи достигнут впечатляющего срока службы в 100 000 циклов благодаря одной инновации
Новый защитный полимерный слой позволяет ионам цинка перемещаться, блокируя при этом образование молекул воды и водорода.
Новый подход от ученых из Мюнхенского технического университета (TUM) с использованием пористого органического полимера, значительно продлил срок службы цинк-ионных аккумуляторов. Об этом пишет Interesting Engineering.
Цинк-ионные аккумуляторы (ZIB) работают по тому же принципу, что и литий-ионные аккумуляторы. Металл выступает в качестве анода, а цинковый интеркалирующий материал служит катодом. Аккумулятор имеет высокую плотность энергии и не подвержен возгораниям, как его литий-ионный аналог. Обилие цинка в природе делает их экономически эффективными и устойчивыми, а их способность быстрой зарядки и разрядки делает их идеальными для коммерческого использования.
Цинковые батареи имеют более длительный срок службы, чем литий-ионные батареи. Тем не менее, проблемы с "цинковыми дендритами" и нежелательными побочными реакциями затормозили их широкомасштабное внедрение.
Использование пористого органического полимера в аноде ZIB решает эти проблемы, а также увеличивает срок его службы на несколько порядков.
Исследователи из TUM разместили кристаллическую 2D пористую фторированную ковалентную органическую структуру, называемую (TpBD-2F), на аноде ZIB, который служит защитным слоем. Материал создает одномерные фторированные наноканалы, через которые ионы цинка могут легко течь, отталкивая молекулы воды. Это предотвращает образование игольчатых структур в батарее, обычно называемых плотностями цинка, а также останавливает реакции, которые запускают производство водорода.
Защитная пленка также обеспечивает стабильное покрытие/удаление в симметричных ячейках в течение более 1200 ч при 2 мА см−2, сообщили исследователи в статье, опубликованной ранее в этом месяце.
В исследовательской работе также говорится, что топливные элементы, собранные с использованием защитного слоя, продемонстрировали срок службы более 100 000 циклов при плотности тока 5 А на грамм. Это действительно впечатляющий результат исследования, — сказал Роланд Фишер, профессор неорганической и металлоорганической химии в TUM.
Исследовательская группа разработала пуговичную ячейку в рамках демонстрации прототипа технологии. Они уверены, что ее также можно масштабировать для более крупных приложений. Теперь дело за инженерами, которые должны взяться за эту идею и разработать соответствующие производственные процессы.
Ранее мы писали, что сверхмощные лазеры позволят генерировать энергию "вечно". Основной темой исследований станет лазерный термоядерный синтез. В случае успеха лазерная термоядерная энергия обещает безопасно генерировать практически неограниченную, устойчивую, безуглеродную энергию.