Много по-евтино и по-безопасно: учените откриха „воден“ заместител на литиево-йонните батерии

Композитният катализатор повишава производителността и предотвратява разрушаването на водните акумулатори, което ще позволи тяхното използване на практика, казват изобретателите.

Учени от Корейския институт за наука и технологии (KIST) предлагат замяна на опасните и скъпи литиево-йонни батерии с водни аналози, които в бъдеще няма да им отстъпват по ефективност. За това пише порталът Debrief.

Литиево-йонните батерии днес са най-разпространените на планетата, но те са експлозивни и доста скъпи за промишлена употреба, а добивът на суровини е много вреден за околната среда. Ето защо ново изследване, проведено от д-р Si Hyun Oh и колегите му от Изследователския център за съхранение на енергия на Корейския институт за наука и технологии (KIST), може да помогне за решаването на този проблем, благодарение на водните батерии.

Какво представляват водните акумулатори?

Водните акумулатори в качеството на електролит използват разтвори на водна основа, за разлика от органичните разтворители, използвани в традиционните литиево-йонни батерии. Тази конструкция прави батериите по-безопасни и по-икономични. По време на зарядно-разрядните цикли йоните се движат между два електрода — катода и анода. В цинково-йонните батерии (тип ARB) металът цинк се придвижва към катода при разреждане и се връща към анода при зареждане.

Тези батерии, състоящи се от катод от манганов диоксид (MnO2) и метален анод от цинк (Zn) в слабо киселинен електролит, са признати за достойни кандидати в качеството на алтернатива на литиево-йонните батерии с ниска цена и високо ниво на безопасност.

Нерегулираният растеж на дендритите и корозията на металните отлагания вътре в батерията все още са основен проблем, който може да намали нейната безопасност и производителност. Просто казано, когато металите в батерията се разпаднат, те отделят водород, което не е безопасно.

Изследователският екип на KIST реши този проблем чрез разработване на композитен катализатор, състоящ се от манганов диоксид и паладий. При нормални условия, мангановият диоксид не реагира с водородния газ. Въпреки това, когато се добави малко количество паладий, катализаторът лесно абсорбира водорода, регенерирайки го във водата. Това решение не само намалява вътрешното налягане, но предотвратява и изчерпването на електролита, като по този начин гарантира производителност и безопасност на батерията. В тяхната прототипна, оборудвана с новите катализатори, клетка, вътрешното налягане остава доста под прага на безопасност, което доказва ефективността на подобен акумулатор за практически приложения.

Какви са основните предимства на водните акумулатори:

• те са по-безопасни, поради електролита на водна основа, което намалява риска от пожар и експлозия;
• използват по-евтини материали, което потенциално намалява производствените разходи;
• много по-екологични са, поради голямото количество материали, които лесно могат да бъдат рециклирани;
• традиционно са по-малко енергоемки, но учените вече решават този проблем;
• имат по-дълъг жизнен цикъл и по-малко разграждане с течение на времето.

Наскоро ви информирахме, че китайски учени са близо до създаването на дълготрайни, висококапацитивни и евтини литиево-серни батерии. Това е повишило тяхната дълготрайност и сега издържат на над 1400 зарядно-разрядни цикъла.