Литий-ионные батареи, которые питают большую часть современного мира, значительно облегчают нам жизнь. Но ученые продолжают экспериментировать с их составом в поисках устройств, которые станут менее дорогими и более безопасными для окружающей среды.
Ученые разработали батареи на водной основе, которые не загрязняют окружающую среду после утилизации
Команда из Университета Центральной Флориды (UCF) предложила дизайн, который соответствует обоим критериям за счет использования морской воды вместо классических электролитов, а также нового анода, повышающего долговечность устройства.
Внутри батареи находится раствор электролита, который переносит электрический заряд между двумя электродами, катодом и анодом. Обычно в этом растворе содержатся легковоспламеняющиеся растворители, создающие риск возгорания, а также токсичные вещества, несущие риск нанесения ущерба окружающей среде, разряженные батареи выбрасывают на свалку.
Более безопасной и экологически чистой альтернативой было бы использование морской воды в качестве раствора электролита, и в последние годы ученые добились в этом направлении впечатляющих успехов. Команда из исследовательской лаборатории армии США, например, работает над батареями с электролитами на основе соленой воды в течение нескольких лет и постепенно повышает их напряжение до такой степени, что они могут питать бытовые приборы — то есть приносить реальную пользу.
Команда UCF преследовала аналогичную цель с так называемой цинковой батареей на водной основе. Однако проблемы с этими устройствами связаны с ростом цинка на аноде батареи во время работы, что отрицательно сказывается на ее долговечности и общем сроке службы.
Ученые считают, что, используя вместо этого анод, покрытый наносплавом цинка и марганца, они нашли способ обойти эту проблему. Эта конструкция зарекомендовала себя и сохраняла стабильность в течение 1000 часов циклов зарядки и разрядки при высоком токе, не обнаруживая никаких признаков ухудшения характеристик.
«Мы разработали прочный и надежный 3D-электрод, который можно использовать для аккумуляторов с морской водой в экстремальных условиях», — говорит автор исследования Ян Ян. Он видит возможности использования подобной технологии для питания подводных аппаратов, но также считает, что при дальнейшем развитии цинк-марганцевый сплав также может оказаться полезным в аккумуляторах на неводной основе.
