Ученые из Китая сильно продвинулись в развитии водных цинковых батарей, которые могут хранить энергию от солнца и ветра. Они придумали новый электролит, который назвали «мокрый песок». Благодаря ему батареи выдерживают до 1700 циклов заряда‑разряда и спокойно работают при температуре до 140 °C. Эта технология делает батареи надежными и долговечными, а значит, их можно использовать в крупных энергосетях для накопления электроэнергии.
Раньше водные цинковые батареи страдали от нескольких серьезных проблем. Вода внутри электролита реагировала с металлом, выделялся газ, анод корродировал, а катод терял материалы. При нагреве выше 60 °C происходили непредсказуемые реакции, батареи разбухали и быстро выходили из строя. Еще одна неприятность — при зарядке цинк откладывался неровно, формируя острые иголки, которые могли вызвать короткое замыкание.
Новый «мокрый песок» с этими трудностями справляться помогает. Ученые добавили в раствор специальные частицы и органические соединения, которые «сдерживают» свободную воду и делают ее менее активной. Благодаря этому цинк откладывается ровно, побочные реакции почти исчезают, а батарея остается стабильной даже при высокой температуре.
Прототип с этим электролитом показал впечатляющие результаты. Она прошла 1700 циклов с высокой плотностью тока, а мешочный элемент (pouch cell) спокойно выдержал более 100 циклов при 80 °C. Тепловая съемка показала, что нагрев равномерный, батарея не перегревается и работает предсказуемо. Это значит, что такие можно использовать в крупных солнечных или ветровых электростанциях.
Главное преимущество таких батарей — безопасность и доступность. Они работают на воде вместо легко воспламеняющихся жидкостей, а цинк стоит гораздо дешевле лития и добывается экологичнее. Новая технология открывает путь к созданию мощных, дешевых и надежных накопителей энергии, которые выдерживают экстремальные условия и высокие температуры.
Ученые и компании по всему миру пробуют разные водные и цинковые элементы, проводят эксперименты с электролитами и гибридными системами, но готовых серийных решений, которые могли бы работать так же стабильно и долго, еще нет. С «мокрым песком» вода внутри ведет себя мягче, металл откладывается равномерно, а батарея становится долговечной и безопасной.
Ранее мы писали о том, что в России изобрели «эликсир долголетия» для сплавов магния.
