Придумали акумулятори, які працюватимуть роками краще за літій-іонні: у чому секрет

Літій-іонні акумулятори, нинішня "робоча конячка" електромобілів і поновлюваних джерел енергії, скоро досягнуть межі своїх можливостей. Вони дорогі, з часом деградують і не завжди можуть забезпечити необхідний запас ходу або стабільність для масштабних застосувань. Метало-повітряні акумулятори зможуть їх замінити, повідомляє Chemical Engineering Journal.

Двовимірна структура прискорює реакції в батареї

Вчені давно розглядають кисневі реакції, реакцію відновлення кисню (ВВК) при розряді і реакцію виділення кисню (ВВК) при заряді, як основні перешкоди для розвитку металоповітряної технології. Без швидкого і надійного каталізатора, що керує цими процесами, акумулятори втрачають ефективність і швидко зношуються. Щоб вирішити цю проблему, дослідники з Університету Монаша розробили новий каталізатор, який може значно підвищити ефективність і термін служби металоповітряних акумуляторів — технології, яка вважається ключовою для екологічно чистого зберігання енергії.

Група фахівців створила CoFe-2DSA — двометалевий одноатомний каталізатор, виготовлений з кобальту і заліза, впроваджених в ультратонкі пористі вуглецеві листи. Ці каталізатори прискорюють кисневі реакції, які зазвичай знижують продуктивність акумуляторів.

Під час випробувань такі акумулятори продемонстрували вищу енергоємність, більшу вихідну потужність і виняткову стабільність упродовж тисяч циклів заряджання-розряджання.

Новий каталізатор CoFe-2DSA має унікальну структуру. Використовуючи піроліз із застосуванням розплавлених солей, дослідники перетворили тривимірний каркас кобальту-заліза на двовимірні нанолисти, створивши мікропори, що покращують перенесення заряду і маси.

Довговічність цинк-повітряних акумуляторів

Ця структурна зміна забезпечує величезну площу поверхні для реакцій і гарантує ефективне використання атомів кобальту та заліза на атомному рівні. На практиці це означає менше відходів матеріалу і більш ефективне перетворення енергії.

Тести показали, що як катод цинк-повітряного акумулятора CoFe-2DSA досяг щільності потужності 229,6 мВт/см², питомої ємності 811,5 мА-год/г і витримував понад 3500 циклів протягом 74 днів.

Витримавши понад 3500 циклів, матеріал продемонстрував надзвичайно високу довговічність для цього класу акумуляторів, які часто страждають від швидкого зниження ємності. Такий рівень стабільності робить каталізатор особливо привабливим для мережевих накопичувачів, де системи мають надійно працювати роками.

Раніше ми повідомляли, що вчені додали сіль в акумулятори. Дослідники стверджують, що їм вдалося усунути головний недолік натрієвих акумуляторів. Просте сольове підстроювання дасть змогу витримувати понад 500 циклів і зберігати 70% ємності.