Цинк-воздушные батареи хранят в 5 раз больше электроэнергии, чем литий-ионные батареи

Инженеры-химики из Сиднейского университета и Наньянского технологического университета в Сингапуре успешно разработали новую технологию «цинк-воздушных» аккумуляторных батарей, которую можно применять в электронных устройствах для замены существующих литий-ионных аккумуляторов.

По словам профессора Юань Чена, автора данного исследования, цинково-воздушные батареи ранее часто производились с использованием дорогостоящих металлических компонентов, таких как платина и оксид иридия, поэтому их применение было весьма ограниченным — в небольших электронных устройствах, таких как слуховые аппараты или сигналы поездов.

В этом новом исследовании предложено новое решение, в котором дорогостоящие компоненты заменяются более дешевыми, но высокопроизводительными компонентами, полученными путем контроля состава, размера и кристаллизации оксидов металлов, таких как железо, кобальт, никель.

В результате эта новая цинково-воздушная батарея может «преодолеть медленное выделение кислорода и реакцию восстановления кислорода (OER/ORR) во многих устройствах преобразования электроэнергии», — говорится в исследовании.

Цинк-воздушные батареи работают по принципу окисления цинка воздухом.

Испытания нового аккумулятора также дали положительные результаты: после 60 циклов зарядки/разрядки в течение 120 часов деградация аккумулятора составила всего 10%. Это свидетельствует о высокой перспективности его применения в мобильных электронных устройствах.

«Наш метод позволяет создавать недорогие, но высокопроизводительные компоненты для использования в производстве аккумуляторов. Мы продолжаем решать ряд других небольших технологических проблем, чтобы иметь возможность создавать более устойчивые металло-воздушные аккумуляторы для людей», — сказал соавтор, доктор Ли Вэй.

Цинк-воздушные аккумуляторы — это тип металловоздушных аккумуляторов, работающих по принципу окисления цинка воздухом. Они дешевле в производстве, чем литий-ионные аккумуляторы (наиболее распространённый тип аккумуляторов, используемых в современных электронных устройствах), обладают в 5 раз большей энергоёмкостью, чем литий-ионные, и гораздо более экологичны.

Между тем, литий-ионные аккумуляторы легче и эффективнее генерируют энергию, поэтому они широко используются в смартфонах и даже электромобилях Tesla. Однако литий-ионные аккумуляторы содержат материалы, сжатые под высоким давлением, и являются легковоспламеняющимися, что может привести к плачевным последствиям при коротком замыкании внутри аккумулятора.

Примером такой проблемы является неисправность аккумулятора Samsung Galaxy Note 7, которая привела к взрыву устройства и в конечном итоге к прекращению его производства самой компанией Samsung. В недавнем отчёте Samsung заявила, что её литий-ионные аккумуляторы были неисправны, что приводило к коротким замыканиям и взрывам.

Заменить литий-ионные батареи могут и другие типы аккумуляторов, например, магниевые батареи, преимущество которых заключается в том, что они не «деградируют» при перезарядке, или графеновые батареи, которые часто используются в конструкциях с высокоуровневыми электродами.

По данным Khoahoc.tv