литий-ионные аккумуляторы, основу этого цифрового века, питают все: от электромобилей, которые ездят по нашим улицам, до мобильных устройств, которые мы никогда не оставляем позади. Однако, несмотря на их повсеместное присутствие в нашей повседневной жизни, эти батарейки скрывают темную сторону, которая редко выявляется на свет. Риск пожары взрывы в сочетании с их токсичностью вызывают серьезные опасения относительно безопасности и воздействия на окружающую среду. Эти факторы заставляют нас задаться вопросом: существует ли более безопасная и устойчивая альтернатива литий-ионным батареям, способная ответственно удовлетворить энергетические потребности нашего мира?
Новаторское исследование, проведенное международным консорциумом, в который входят эксперты из Королевский Мельбурнский технологический институт (РМИТ) в Австралии ответили на этот вопрос, создав инновационную батарею на водной основе, которая обещает стать достойной альтернативой литиевым батареям для хранения энергии.
Исследовательская работа, результаты которой были опубликованы в престижном журнале Передовые материалы, прокладывает путь к революции в аккумуляторном секторе. Под руководством профессора Тяньи Ма Команда из Университета RMIT разработала батарею на водной основе, предназначенную для крупномасштабные приложенияидеально подходит для хранения энергии в сети и накопления энергии, получаемой из возобновляемых источников, таких как солнечные панели и ветряные турбины:
Благодаря нашим усилиям мы разработали магниево-ионно-водную батарею с плотностью энергии 75 Втч на килограмм (Втч кг-1), что составляет примерно 30% от плотности энергии новейших автомобильных аккумуляторов Tesla.
Вода как ключевой элемент
В отличие от обычных батарей, функционирование которых зависит от химических электролитов, в этой новой технологии в качестве ключевого элемента используется вода, что делает ее значительно более безопасной и экологически чистой. В ходе своего исследования исследователи сосредоточились на перезаряжаемых цинк-ионных батареях, в которых используются электролиты на водной основе и недорогие цинковые аноды. Несмотря на эти преимущества, использование цинка имело тенденцию способствовать образованию дендритов и нежелательной химической реакции, в результате которой выделялся водород, что снижало эффективность батареи.
Чтобы преодолеть эти препятствия, исследовательская группа ввела защитный слой из висмута и оксида (ржавчина) на наиболее уязвимых компонентах аккумулятора. Это нововведение значительно Увеличенный срок службы батареи на водной основе, что делает его сравнимым с традиционными литиевыми батареями. Однако остается задача повышения плотности энергии, которая в настоящее время ниже. Сейчас команда сосредоточена на разработке новых наноматериалов для электродов с целью дальнейшего увеличения плотности энергии.
