Літієвим батареям кінець: цинкові акумулятори їх замінять, вони стали ефективнішими на 99%

Нова формула електроліту дала змогу досягти середньої кулонівської ефективності 99,96% і підтримувати стабільну роботу до 600 циклів зарядки-розрядки цинк-іонних акумуляторів, пише interestingengineering.com.

Водні цинк-іонні акумулятори (AZIB) мають перевагу перед літієвими аналогами завдяки своїй безпеці, економічній ефективності та електрохімічним властивостям металевого анода Zn. Однак їхня ефективність часто знижується на межі розділу електрода і рідкого електроліту. Молекули води в електроліті схильні до розкладання, а цинк осідає нерівномірно, утворюючи дендрити, які можуть спричиняти короткі замикання. Для вирішення цієї проблеми дослідники зосередилися на розробці співрозчинника для електроліту.

Модифікований співрозчинник на основі фосфату, діетил(дифторметил)фосфонат (DEDFP), був розроблений шляхом заміни етоксильної групи в триетилфосфаті (TEP) на дифторметильну групу. Цей електроліт демонструє виняткову стабільність під час заряду-розряду, зберігаючи 70% ємності протягом 486 циклів і зберігаючи працездатність понад 700 циклів, що значно перевершує стабільність системи на основі TEP, яка виходить з ладу після 381 циклу.

Структурна модифікація створює слабшу й оптимальнішу взаємодію з іонами цинку порівняно з вихідною молекулою TEP. Це знижує енергію, необхідну для того, щоб іони цинку скинули навколишню оболонку розчинника й осіли на електроді.

Молекула DEDFP активно відштовхує молекули води від поверхні електрода, що має велике значення для придушення розкладання води — основної причини газоутворення і зниження ефективності у водних системах.

DEDFP впливає на утворення стабільного захисного шару на поверхні цинкового електрода. Модифікована молекула легше відновлюється під час початкового заряджання акумулятора.

Під час тестування електроди, цикльовані в системі DEDFP, демонстрували стабільні профілі напруги та морфологію навіть за високих густин струму. Цинк осаджувався плоскими, латерально вирівняними шарами, на відміну від нерегулярних або дендритних структур, що утворюються в електролітах на основі TEP і чистої води.

Приріст продуктивності також був помітний у конфігураціях повних осередків з катодом з V₆O₁₃, де система DEDFP демонструвала стабільне збереження ємності за вищих швидкостей заряду та розряду, в той час як інші системи швидко деградували.

Цинкова батарея на основі DEDFP продемонструвала гідне збереження ємності — 65,4% протягом 300 циклів, що підтверджує потенціал технології для практичного застосування.

Раніше ми писали, що генератор забезпечить будинки електрикою за допомогою води. Компактна, портативна турбіна підходить для автономного використання. За словами розробників, вона дає потужність 12-ти сонячних батарей.