Батареи на основе раствора ионов цинка стоят недорого, экологичны и обладают высокой емкостью. В то же время они быстро разряжаются и практически не перезаряжаемы. В новом исследовании эти проблемы удалось обойти.
Электролит на водной основе повреждал анод и растворял катод, поэтому цинково-ионные батареи быстро деградировали во время использования. Группа учёных из научно-технологического университета имени короля Абдаллы придумала, как повысить стабильность аккумулятора при многократных циклах зарядки и разрядки.
Команда разработала водный электролит с очень высокой концентрацией соли. Чем больше молекул воды связано с ионами соли, тем меньше свободных молекул воды, которые могли бы повредить катод и анод.
Правда, соли цинка растворяются в воде не полностью. Для получения высококонцентрированного электролита команда использовала натрий — получив смесь перхлората цинка и перхлората натрия. Было обнаружено, что такая комбинация даёт очень высокую растворимость для подавления активности воды, не снижая при этом ключевых характеристик ионно-цинковых батарей — например, их высокую ионную проводимость и экологичность.
Изменили не только электролит, но и материал катода — катод сделали на основе нановолокна. Благодаря этому выросла диффузия ионов, что обеспечило более быструю зарядку цинк-ионных аккумуляторов. При тестировании исследователи почти не увидели падения емкости батареи за 2000 циклов зарядки.
Пока что такие аккумуляторы сравнительно крупные и тяжелые, что в целом не мешает использовать их как стационарный источник энергии — это повышает вероятность развертывания технологий перезаряжаемых аккумуляторов, альтернативных литий-ионным.
