Канадские химики разработали дешёвую цинк-ионную батарею
В канадском Университете Ватерлоо несколько доктора наук Линды Назар (Linda Nazar) сконструировала цинк-ионную батарею, которая имеет себестоимость в два раза меньше, чем литий-ионная. Она ориентирована на использование в электросетях для аккумуляции энергии, генерируемой солнечными и ветряными электростанциями.
«Для портативной электроники и рынков автомобилей основная задача пребывает в уменьшении веса и габаритов (элементов питания), — отмечает Дипан Кунду (Dipan Kundu), первый создатель статьи для издания Nature Energy. — Для хранения энергии в электросетях нужен второй тип батареи и это даёт нам свободу применять другие материалы».
В устройстве, о котором рассказывается в статье, используются негорючие, нетоксичные материалы электродов (наноструктурированный оксид ванадия для катода и железный цинк для анода) и pH-нейтральный водный раствор соли в качестве электролита.
В ходе его работы положительно заряженные ионы цинка извлекаются путём окисления цинкового электрода, проходят через электролит и внедряются между нанослоями оксида ванадия в катоде. Это порождает поток электронов во внешней цепи. В ходе зарядки в батарее протекает обратная реакция.
Вода в электролите не лишь облегчает перемещение ионов, но и создаёт прослойку между слоями оксида ванадия, облегчая проникновение в том направлении ионов цинка. Это усиливает циклическую устойчивость элемента питания, скорость его разрядки и зарядки.
В литий-ионных элементах реализован подобный электрохимический процесс, но он требует применения дорогих и огнеопасных органических электролитов. В отличие от литиевых, производство цинковых батарей привлекательно тем, что не испытывает недостаток в поддержании сверхнизкой влажности, а кроме этого в соблюдении строгих мер противопожарной безопасности.
Новый элемент питания удовлетворяет четырём ответственным параметрам: высоким обратимости, ёмкости и скорости, и отсутствию формирования цинковых дендритов. Он снабжает сохранение 80% начальной емкости по окончании 1000 циклов перезарядки и ориентировочную плотность энергии 450 Втч на литр.
