Нова цинково-йодна батерия запазва 99,8% от капацитета си след 500 цикъла

Австралийски учени са разработили нов сух електрод за батерии, който надхвърля повече от два пъти ефективността на стандартните йодни и литиево-йонни катоди, постигайки значителен пробив в устойчивото съхранение на енергия.

Новата електродна техника за цинково-йодни батерии, които се очертават като обещаващ кандидат за широкомащабно съхранение на енергия поради присъщата им безопасност, ниска цена и екологичност е разработена от изследователи от Университета в Аделаида, Южна Австралия.

Под ръководството на Д-р Шижан Кяо, професор по нанотехнологии и директор на Центъра за материали в енергетиката и катализа към Факултета по химично инженерство на университета в Аделаида, екипът смесва активни материали под формата на сухи прахове и ги разточва в дебели, самоподдържащи се електроди с подобрена производителност и стабилност.

Чрез добавяне на малко количество от прост химикал, наречен 1,3,5-триоксан към електролита екипът предизвиква образуването на гъвкав защитен слой върху цинковата повърхност по време на зареждане, което ефективно предотвратява растежа на дендрити.

„Този слой предпазва цинка от образуването на остри дендрити – иглообразни структури, които могат да се образуват на повърхността на цинковия анод по време на процеса по зареждане и разреждане, които могат да доведат до късо съединение в батерията.“

казва Кяо

Цинково-йодните батерии се смятат за по-безопасни, по-устойчиви и по-достъпни за съхранение в мрежови мащаби поради изобилието на материали, но все още не могат да се сравнят с литиево-йонните батерии по отношение на цялостната им ефективност. Но според изследователския екип пробивът може да ги превърне в силен претендент за съхранение в мрежови мащаби.

„Новата техника за подготовка на електродите доведе до рекордно високо зареждане от 100 милиграма активен материал на квадратен сантиметър“, заяви Хан Ву, докторант и научен сътрудник в Училището по химично инженерство към университета.

Екипът наблюдава, че батериите тип „торбичка“, направени с новите електроди, запазват 88,6% от капацитета си след 750 цикъла на зареждане, докато батериите тип „монета“ запазват близо 99,8% след 500 цикъла.

Това, според изследователите е огромен напредък, който може да ускори реалното внедряване на цинково-йодната технология за широкомащабни и мрежови приложения за съхранение.

Какво отличава тази иновация

Кяо отбеляза няколко ключови предимства на новия дизайн пред съществуващите батерии. Сухите електроди съдържат значително повече активен материал от конвенционалните мокро обработени версии, които обикновено достигат максимална стойност под 2 mAh/cm² (милиамперчаса на квадратен сантиметър). Освен това плътната им структура намалява саморазряда, като ограничава изтичането на йод в електролита. Най-важното е, че защитният слой върху цинковата повърхност предотвратява растежа на дендрити и удължава живота на цикъла.

Учените вече мислят за бъдещето и планират да доразвият технологията, за да разширят нейните възможности.

„Чрез оптимизиране на по-леките токоприемници и намаляване на излишния електролит общата енергийна плътност на системата може да се удвои от около 45 Wh/kg (ватчаса на килограм) до около 90 Wh/kg.“

заключава Кяо в съобщение за пресата