Цинкові клітини із невеликими проривами. Висока щільність енергії та тисячі робочих циклів
Літій-іонні батареї є абсолютним стандартом та еталоном у галузі зберігання енергії. Але дослідники постійно шукають елементи, які б забезпечували, принаймні, аналогічні робочі параметри за набагато нижчих витрат за виробництво. Один із перспективних елементів – цинк (Zn).
Батареї Zn-x стоять та будуть дуже дешевими. Вони просто мають бути платними
Родовища цинку розкидані по всьому світу, ми також можемо знайти їх у Польщі – як суспільство ми експлуатували їх з 2020 (!) століття до кінця 12,9 року. Цинк – дешевий метал, і його легше отримати, ніж літій, оскільки він корисний у промисловості, світовий видобуток обчислюється мільйонами (2019 мільйонів у 82 році), а не десятками тисяч тонн (2020 тисяч у XNUMX році), як передбачається. місце на листі. Крім того, цинк є основою клітин з XNUMX століття і досі використовується в одноразових елементах (наприклад, лужних елементах на основі оксиду цинку та марганцю).
Проблема в тому, щоб змусити цинкові елементи працювати хоча б кілька сотень циклів за збереження запланованої потужності.. Процес заряджання батареї з цинковим анодом викликає нерегулярне осадження атомів металу на електроді, що ми знаємо як зростання дендритів. Дендрити ростуть до тих пір, поки не проб'ють сепаратори, не досягнуть другого електрода, не викличуть коротке замикання і не викличуть загибель комірки.
У травні 2021 року було опубліковано наукову роботу, в якій було описано поведінку елемента з електролітом, збагаченим солями фтору. Солі реагували з цинком на поверхні аноду з утворенням цинку фториду. Шар з'єднання був проникним для іонів, але блокував дендрити.. Однак захищений таким чином елемент не дуже хотів повертати заряд (у нього був високий внутрішній опір, джерело).
Можливий спосіб збільшення його реакційної здатності описаний в іншій дослідницькій роботі, присвяченій катодам цинкових осередків на основі міді, фосфору та сірки. Ефекти? У той час як стандартний цинковий елемент забезпечує густину енергії до 0,075 кВтг/кг, новітні цинково-повітряні елементи з новими катодами. обіцянка 0,46 кВтг/кг. На відміну від попередніх елементів Zn-air, які зазвичай були одноразовими, вони повинні прослужити тисячі робочих циклів, тобто підходить для промислового застосування (джерело).
Якби всі відкриття можна було б об'єднати, підтвердити їх параметри та збільшити виробництво, цинкові елементи могли б стати основою для дешевого зберігання енергії в майбутньому.
Відкриття фото: багаторазова цинкова батарея (лужна батарейка). Залежно від глибини розряду він може витримувати від кількох сотень робочих циклів (c) Lukas A CZE
Примітка: www.elektrowoz.pl: в англомовній літературі повітряно-цинкові елементи називаються паливними елементами, оскільки вони беруть кисень з повітря. На наш погляд, немає особливого значення, чи звернемо процес, тобто. елементи можна заряджати і розряджати багато разів.
Це може вас зацікавити:
