Цинковые клетки с небольшими прорывами. Высокая плотность энергии и тысячи рабочих циклов
Литий-ионные батареи являются абсолютным стандартом и эталоном в области хранения энергии. Но исследователи постоянно ищут элементы, которые обеспечивали бы, по крайней мере, аналогичные рабочие параметры при гораздо более низких затратах на производство. Один из перспективных элементов – цинк (Zn).
Батареи Zn-x стоят и будут очень дешевыми. Они просто должны быть платными
Месторождения цинка разбросаны по всему миру, мы также можем найти их в Польше – как общество мы эксплуатировали их с 2020 (!) Века до конца 12,9 года. Цинк – дешевый металл, и его легче получить, чем литий, поскольку он полезен в промышленности, мировая добыча исчисляется миллионами (2019 миллиона в 82 году), а не десятками тысяч тонн (2020 тысячи в XNUMX году), как предполагается. место на письме. Кроме того, цинк является основой клеток с XNUMX века и до сих пор используется в одноразовых элементах (например, щелочных элементах на основе оксида цинка и марганца).
Проблема в том, чтобы заставить цинковые элементы работать хотя бы несколько сотен циклов при сохранении запланированной мощности.. Процесс зарядки батареи с цинковым анодом вызывает нерегулярное осаждение атомов металла на электроде, что мы знаем как рост дендритов. Дендриты растут до тех пор, пока не пробьют сепараторы, не достигнут второго электрода, не вызовут короткое замыкание и не вызовут гибель ячейки.
В мае 2021 года была опубликована научная работа, в которой было описано поведение элемента с электролитом, обогащенным солями фтора. Соли реагировали с цинком на поверхности анода с образованием фторида цинка. Слой соединения был проницаемым для ионов, но блокировал дендриты.. Однако защищенный таким образом элемент не очень хотел возвращать заряд (у него было высокое внутреннее сопротивление, источник).
Возможный способ увеличения его реакционной способности описан в другой исследовательской работе, посвященной катодам цинковых ячеек на основе меди, фосфора и серы. Эффекты? В то время как стандартный цинковый элемент обеспечивает плотность энергии до 0,075 кВтч / кг, новейшие цинково-воздушные элементы с новыми катодами обещание 0,46 кВтч / кг. В отличие от предыдущих элементов Zn-air, которые, как правило, были одноразовыми, они должны прослужить тысячи рабочих циклов, то есть подходит для промышленного применения (источник).
Если бы все открытия можно было объединить, подтвердить их параметры и увеличить производство, цинковые элементы могли бы стать основой для дешевого хранения энергии в будущем.
Открытие фото: многоразовая цинковая батарея («щелочная батарейка»). В зависимости от глубины разряда он может выдерживать от нескольких до нескольких сотен рабочих циклов (c) Lukas A CZE
Примечание редакции www.elektrowoz.pl: в англоязычной литературе воздушно-цинковые элементы называются топливными элементами, поскольку они берут кислород из воздуха. С нашей точки зрения, не имеет особого значения, обратим ли процесс, т.е.элементы можно заряжать и разряжать много раз.
Это может вас заинтересовать:
