Новая калиевая батарея работает 2000 часов и не садится: как она устроена

Ученые из Северо-Восточного университета создали специальный слой KF/Zn на калиевом аноде, что сделало батарею более стабильной и эффективной. Об этом пишет Interesting Engineering.

Калий-металлические батареи (ПМБ) вызывают интерес как экономически эффективная альтернатива литий-ионным батареям из-за обилия калия и его схожих химических свойств.

Однако такие проблемы, как неконтролируемый рост дендритов и нестабильность интерфейса, снижают производительность и безопасность ПМБ. Решение этих проблем имеет важное значение для стабилизации интерфейса анода и предотвращения образования дендритов.

Теперь исследователи представили новый подход к построению гибридного интерфейсного слоя, богатого KF/Zn, на металлическом калии. Этот инновационный интерфейс улучшает динамику переноса ионов и электронов, что приводит к анодному электроду с улучшенными электрохимическими характеристиками и стабильностью, выдерживающему более 2000 часов циклирования.

Команда разработала гибридный интерфейсный слой KF/Zn на анодах из металлического калия с использованием метода реактивного предварительного смачивания, который повышает стабильность и эффективность батареи.

Фторид калия (KF) предотвращает рост дендритов, а нанокристаллы цинка (Zn) улучшают проводимость и транспорт ионов. Этот двухслойный интерфейс стабилизирует анод, обеспечивая плавный поток ионов и электронов для лучшей долгосрочной производительности.

Исследование показало, что батареи с анодом KF/Zn@K прослужили более 2000 часов стабильного цикла с небольшими колебаниями напряжения и без дендритов. Полные элементы батареи с использованием этого анода достигли высокой емкости 61,6 мАч/г при 5 С в течение более 3000 циклов, что стало значительным шагом на пути к более безопасным, высокопроизводительным калийно-металлическим батареям для крупномасштабного хранения энергии.

По словам доктора Вэнь-Бина Ло, ведущего исследователя, их исследование предлагает простое решение проблемы роста дендритов в калийно-металлических батареях.

Кроме того, внедрение анода из металлического калия без дендритов открывает новые возможности для создания более безопасных и надежных калий-металлических батарей (ПМБ), которые могут сыграть решающую роль в крупномасштабных системах хранения энергии.

Эта технология также решает важные проблемы безопасности и обеспечивает масштабируемый метод повышения плотности энергии и срока службы будущих аккумуляторов. В будущем она может изменить ландшафт технологий хранения возобновляемой энергии.

Ранее мы писали, что литиевые аккумуляторы не нужны: ученые создали "расплавленную" батарею на замену. Высокотемпературная батарея использует расплавленную соль в качестве электролита.