Учёные разработали долговечную цинк-йодную батарею на водном электролите
Специалисты Университетского колледжа Лондона (UCL) представили новейшую водную цинк-йодную батарею, которая сохраняет свою первоначальную ёмкость даже после нескольких тысяч циклов зарядки и разрядки. Это новшество может стать заменой литий-ионным аккумуляторам в системах хранения энергии, где критически важны долговечность и безопасность от пожаров.
Ключевая особенность этой технологии заключается в новом составе электролита, который позволяет более эффективно использовать йод в качестве накопителя энергии. В традиционной йодной химии при зарядке и разрядке задействуются два электрона, в то время как новшество позволяет задействовать четыре. Это увеличивает объем энергии, который можно извлечь из того же объёма активного материала.
Тем не менее, такой подход имеет свои недостатки: в процессе работы образуются химически активные формы йода, способные вступать в нежелательные реакции со своей средой и разрушать функционирование батареи. Ранее исследователи пытались решить эту задачу с помощью высококонцентрированных электролитов с галогенами. Эти электролиты стабилизировали йод, но оказывались слишком дорогими и агрессивными для практического использования.
Команда UCL выбрала другой путь и изменила химический состав электролита. Некоторые молекулы в нём препятствуют взаимодействию воды с йодом, в то время как другие связывают его активные формы и предотвращают нежелательные реакции. Это позволило повысить эффективность использования йода без необходимости применения предыдущих концентрированных и коррозийных растворов.
Эффективность новой химии была проверена на двух типах элементов — плоских пакетных аккумуляторах и небольших батареях таблеточного формата. В отдельных испытаниях на долговечность цинк-йодные элементы сохранили почти всю первоначальную ёмкость после тысяч циклов зарядки и разрядки.
Эти характеристики особенно важны для крупных систем накопления энергии. Они позволяют аккумулировать избыток электричества, вырабатываемого солнечными и ветровыми электростанциями, а затем возвращать его в сеть, когда выработка снижается. Кроме того, предложенный состав электролита потенциально может быть адаптирован для алюминий-йодных аккумуляторов.
Тем не менее, до коммерческого внедрения технологии ещё далеко. На данный момент результаты получены в лабораторных условиях, и исследователям предстоит проверить работу батарей в более крупных системах и при нагрузках, приближенных к реальной эксплуатации на энергетических объектах.
Источник