Представиха евтина, надеждна и ефективна цинк-йонна батерия

Мобилната електроника става все по-разпространена, а най-разпространените литиево-йонни батерии продължават да са скъпи и запалими. Алтернатива на литиево-йонната батерия би могла да бъде цинково-металната батерия с електролит на водна основа, която е по-евтина, по-ефективна, незапалима и с по-дълъг експлоатационен живот.

Проблемът при цинково-металните батерии е, че високото напрежение води до образуване на газообразен водород от водата в електролита на един от електродите. Когато това се случи, обемът на течния електролит намалява и производителността на батерията се понижава. Освен това тази реакция предизвиква прекомерно налягане, което е опасно за устройството. Съществува и друг проблем – образуването на опасни дендрити от цинк по време на зареждането, които могат да предизвикат късо съединение и да изкарат батерията от строя.

Едно от решенията, предложени от някои изследователски екипи, е течният електролит да се насити със сол, за максимално намаляване на съдържанието на вода. Това обаче значително забавя процесите на зареждане и разреждане. Освен това солите често съдържат флуорид, който е токсичен и вреден за околната среда, пише Science Daily.

Проф. Мария Лукацка от Федералния технологичен институт в Цюрих ръководи екип от учени от Швейцария и САЩ, които систематично търсят идеалната концентрация на сол за водните цинково-йонни батерии. Чрез експерименти и компютърни симулации те откриват, че оптималното количество сол не е най-високото, както се смяташе досега, а сравнително ниско: пет до десет молекули вода на един положително зареден йон на солта.

Освен това учените не използват каквито и да било вредни за природата соли в батерията, а използват соли на оцетната киселина, ацетати.

„Идеалната концентрация на ацетатите ни даде възможност да сведем до минимум изчерпването на електролитите и да предотвратим появата на цинкови дендрити не по-лошо, отколкото други учени са правили преди това, като са използвали висока концентрация на токсични соли“, казва Дарио Гомес Васкес, водещ изследовател. „Нещо повече, нашият подход дава възможност за много по-бързо зареждане и разреждане на батерията.

Засега учените тестват батерията само в лабораторни условия. Следващата стъпка ще бъдат полеви тестове в по-голям мащаб.