Літієвим на заміну: створено акумулятори, що витримують 10 000 циклів зарядки-розрядки

Новий мезопористий графітовий повстяний повстяний електрод, легований азотом і покритий вуглецем, підвищив продуктивність і довговічність цинк-бромних батарей, досягнувши понад 10 000 циклів зарядки. Про досягнення вчених з Інституту науки і технологій Кванджу (GIST) у Південній Кореї розповіло видання Interesting Engineering.

Значним досягненням у галузі технологій зберігання енергії є розробка нового електрода, який ефективно придушує шкідливе явище саморозряду в безпроточних цинк-бромних батареях (FLZBB).

Пошуки чистої та стійкої енергії тривають, і дослідники постійно розробляють інновації для поліпшення систем зберігання енергії. Літій-іонні акумулятори, хоча й домінують, мають серйозну проблему безпеки: вони містять легкозаймисті електроліти. FLZBB пропонують багатообіцяючу альтернативу завдяки своїм негорючим властивостям. Однак їхньому широкому поширенню перешкоджає саморозряд, але дослідники з GIST вирішили цю проблему.

Цинк-бромні батареї мають низку переваг перед літій-іонними. Вони безпечніші, економічніші та простіші за конструкцією. Працюють з позитивним електродом, негативним електродом, роздільником і гелеподібним електролітом. Однак під час роботи іони брому, що утворюються на позитивному електроді, можуть мігрувати до негативного електрода, викликаючи саморозряд і знижуючи продуктивність. Це стало серйозною перешкодою для FLZBB.

Новий легований азотом мезопористий електрод з товстого графітового фетру (NMC/GF), покритий вуглецем, ефективно зупиняє саморозряд. У підсумку FLZBB акумулятори стали більш безпечними і стабільними. Електрод NMC/GF виготовляють простим і економічним методом: стандартний електрод із графітового фетру покривають матеріалами-прекурсорами з подальшим сушінням, поки він не затвердіє. Крихітні пори NMC-покриття разом зі стратегічно розташованими ділянками азоту утримують іони брому всередині позитивного електрода. Це запобігає їхній міграції до негативного електрода, зупиняючи саморозряд.

Цинк-бромні акумулятори, оснащені електродом NMC/GF, продемонстрували виняткову ефективність: кулонівський ККД 96% і енергетичний ККД 76% за певної щільності струму. Вони також забезпечили високу ємність за площею (кількість заряду, що зберігається на одиницю площі) — 2 мА*год/см2. Ці батареї також витримали понад 10 000 циклів заряджання та розряджання, що є свідченням їхньої довгострокової стабільності. Крім того, використання товстого електрода GF потенційно може знизити вартість енергосховища.

Розробка може здійснити революцію у світі зберігання енергії.