Переход на возобновляемые источники энергии требует эффективных решений для хранения большого количества электричества. Исследователи из Технического университета Мюнхена (TUM) разработали новый метод, позволяющий значительно продлить срок службы водных цинк-ионных батарей. Благодаря этому изобретению, такие батареи, рассчитанные ранее на несколько тысяч циклов, теперь могут выдерживать до сотен тысяч циклов зарядки и разрядки.
Ключевым элементом этой инновации стала специальная защитная оболочка для цинковых анодов батареи. Эта оболочка решает проблемы, связанные с ростом цинковых дендритов — игольчатых структур, которые препятствуют нормальной работе батарей. Кроме того, она защищает от нежелательных побочных реакций, таких как коррозия и образование водорода, сокращающих срок службы батарей.
Исследовательская группа под руководством профессора Роланда А. Фишера, возглавляющего кафедру неорганической и металлоорганической химии в TUM, применила для создания защитного слоя уникальный материал — пористый органический полимер TpBD-2F. Этот материал формирует стабильную ультратонкую пленку на цинковом аноде, позволяя ионам цинка проходить через наноканалы и предотвращая попадание воды на анод.
Докторант Да Лэй, ведущий автор работы, поясняет: «Цинк-ионные батареи с новой защитной оболочкой могут заменить литий-ионные аккумуляторы в системах масштабного хранения энергии, например, в сочетании с солнечными или ветряными электростанциями. Они служат дольше, безопаснее, а цинк дешевле и доступнее лития». В то время как литий-ионные батареи остаются приоритетом для электромобилей и небольших гаджетов, их высокая стоимость и влияние на окружающую среду делают их менее подходящими для крупных энергосистем.
Профессор Фишер добавляет: «Это действительно выдающийся результат исследования. Мы доказали, что химический метод, разработанный Да Лэем, не только эффективен, но и контролируем. Мы уже создали первый прототип обновленной батареи, и я не вижу причин, по которым наши выводы нельзя было бы адаптировать для масштабных применений. Теперь слово за инженерами, которым предстоит разработать производственные процессы».
Ранее ученые разработали уникальные долгоживущие батареи с рекордной емкостью.
