Австралийские учёные из Университета Флиндерса представили водную цинк-йодную аккумуляторную батарею (AZIB), которая может стать серьёзной альтернативой литий-ионным системам для крупномасштабного хранения энергии. Главные достоинства новинки — исключительная долговечность, высокая скорость зарядки и безопасность.
Батарея сохраняет работоспособность более чем за 60 000 циклов зарядки-разрядки и при этом деградирует всего на 0,0001–0,0003% за цикл. При ёмкости 150 мА·ч/г она полностью заряжается примерно за три минуты. Если поднять ёмкость до 200 мА·ч/г, зарядка занимает около семи минут, а ресурс составляет 8000 циклов. Рабочее напряжение — 1,3–1,4 вольта.
Как решили главную проблему
Раньше цинк-йодные батареи страдали от «шаттл-эффекта»: полийодидные соединения просачивались через сепаратор и быстро портили характеристики. Команда под руководством ассоциированного профессора Чжунфаня Цзя (Zhongfan Jia) нашла простое и экологичное решение.
Исследователи создали специальный «хозяин» из полимера на основе циклодекстрина — вещества, которое получают из крахмала. Молекулы циклодекстрина образуют микроскопические клетки с гидрофильной внешней поверхностью и гидрофобной внутренней полостью. Эти клетки эффективно захватывают и удерживают полигалогениды, не давая им мигрировать.
«Система предлагает новый подход к подавлению шаттл-эффекта полийодидов с помощью полимеров из недорогих биоразлагаемых олигосахаридов. Это позволяет создавать устойчивые и долговечные водные цинк-йодные батареи», — отметил Чжунфань Цзя.
Почему это важно
Литий-ионные аккумуляторы дороги, пожароопасны и создают серьёзную экологическую нагрузку. Только в Австралии ежегодно образуется около 3300 тонн отходов от таких батарей, а к 2036 году цифра может превысить 136 000 тонн. Цинк-йодная технология работает на водном электролите, не горит и использует широко доступные материалы.
Для Австралии разработка особенно перспективна: страна владеет 20–28% мировых запасов цинка. Это даёт шанс создать собственную безопасную индустрию хранения энергии, меньше зависящую от поставок лития.
Сейчас группа Цзя уже сотрудничает с промышленными партнёрами, чтобы создать платформу для прототипирования. Если технологию удастся масштабировать, крупномасштабное хранение энергии может стать заметно безопаснее, дешевле и экологичнее.
