Мобільної електроніки стає дедалі більше, а найпоширеніші акумулятори – літій-іонні – продовжують залишатися дорогими та вогненебезпечними. Альтернативою літій-іонної батареї може стати цинк-металева з електролітом на основі води, дешевша, ефективніша, не займиста і з тривалим терміном служби.
Проблема цинк-металевих батарей у цьому, що під впливом високої напруги з води, яка міститься в електроліті, на одному з електродів утворюється газоподібний водень. Коли це відбувається, об'єм рідкого електроліту знижується і продуктивність батареї падає. Більше того, ця реакція викликає надлишковий тиск, небезпечний для пристрою. Є ще одна проблема — формування небезпечних дендритів з цинку під час зарядки, які можуть спричинити коротке замикання та вивести акумулятор з ладу.
Одне з рішень, яке пропонують деякі команди дослідників, – наситити рідкий електроліт сіллю, щоб максимально знизити вміст води. Однак через це суттєво уповільнюється процеси заряду та розряду. До того ж у солях часто міститься фтор, токсичний та шкідливий для довкілля, пише Science Daily.
Професор Марія Лукацька Федерального технологічного інституту Цюріха очолила групу вчених із Швейцарії та США для систематичного пошуку ідеальної концентрації солі для водних цинк-іонних батарей.
Під час експериментів та комп'ютерного моделювання вони виявили, що оптимальна кількість солі — не найвища, як передбачалося раніше, а відносно низька: від п'яти до десяти молекул води на позитивно заряджений іон солі.
До того ж, вчені не використовували в батареї ніяких шкідливих для природи солей, а взяли солі оцтової кислоти, ацетати.
«Ідеальна концентрація ацетатів дозволила нам мінімізувати виснаження електроліту та запобігти появі дендритів цинку не гірше, ніж це зробили раніше інші вчені, взявши високу концентрацію токсичних солей, — сказав Даріо Гомес Васкес, провідний дослідник. — Більш того, наш підхід дає можливість заряджати та розряджати батарею набагато швидше».
Поки що вчені проводили випробування своєї батареї тільки в лабораторних умовах. Наступним кроком стануть польові випробування у більшому масштабі.
Минулого року південнокорейські вчені розробили стабільну рідку цинк-іонну батарею, в якій електролітом виступає звичайна вода. Проблему дендритів вирішили, покривши анод багатофункціональним захисним шаром полімерів.
Також ми повідомляли, що компанія Salient Energy розробила цинк-іонний акумулятор на водяній основі для стаціонарного зберігання енергії
Джерело: hightech.plus
