Учёные работают над новым химическим методом по улучшению хранения энергии в цинковых аккумуляторах

Переход на использование возобновляемой энергии требует разработки эффективных методов хранения больших запасов электроэнергии. Учёные работают над новой технологией, позволяющей продлить срок службы водных цинк-ионных аккумуляторов на несколько порядков. Если ранее такие аккумуляторные батареи могли выдерживать несколько тысяч циклов, то теперь они могут работать на протяжении сотен тысяч циклов заряда и разряда.

Методику разрабатывают исследователи из Мюнхенского технического университета (TUM). Ключом к этой разработке является специальный защитный слой для цинковых анодов аккумуляторов. Он позволяет решить предыдущие проблемы, среди которых образование цинковых дендритов и протекание нежелательных побочных химических реакций, в результате которых образовывается водород и протекает коррозия.

Исследовательская группа работала под руководством профессора Роланда А. Фишера, заведующего кафедрой неорганической и металлоорганической химии в Школе естественных наук TUM. Учёные использовали в своей работе уникальный материал — пористый органический полимер TpBD-2F. Он образует на цинковом аноде стабильную, высокоупорядоченную, ультратонкую плёнку. Она позволяет ионам цинка эффективно проходить по наноканалам, не допуская попадания воды на анод. Цинковые аккумуляторы рассматриваются в качестве экономически эффективной альтернативы  АКБ.

Аспирант и ведущий автор исследования, Да Лей, пояснил, что цинк ионные аккумуляторы с новым защитным слоем могут заменить литий-ионные аккумуляторные батареи в масштабных проектах по хранению энергии. Речь идёт о хранилищах энергии, получаемый от ветряных и солнечных электростанций. Эти аккумуляторные системы безопаснее и будут служить дольше. Цинк значительно дешевле и является более доступным чем литий. Хотя в мобильных аккумуляторных системах цинк не может использоваться вместо лития. Речь идёт о портативных аккумуляторах в электронике и электромобилях.

Профессор Роланд А. Фишер добавил, что результаты проведённого исследования действительно впечатляют. Они демонстрируют, что методика не только работает но и является управляемой. Он тоже добавил, что они смотрели на этот процесс в качестве фундаментальных исследователей, но уже разработали первый прототип в виде кнопочного элемента. При этом Фишер не видит препятствий к тому, чтобы перенести разработанное открытие на крупномасштабные системы хранения энергии. Теперь дело осталось за инженерами, которые возьмутся за эту идею и реализуют производственные процессы.