Новый метод учёных увеличил мощность аккумуляторов на 80% без смены состава химии

Интернациональный коллектив ученых нашел способ увеличить производительность аккумуляторов почти на 80%, сохранив при этом их базовый химический состав. Инновация заключается внедрении во внутреннюю структуру источника питания микроскопических металлических компонентов, выполняющих роль автономных электродов для ускоренного переноса зарядов.

Проект реализован силами экспертов из барселонского Института материаловедения (ICMAB-CSIC) и Каталонского института нанонауки и нанотехнологий (ICN2) в коллаборации с Национальным университетом Ла-Платы (Аргентина).

Традиционная схема батареи включает пару электродов и разделяющий их слой электролита. Его задача — обеспечивать миграцию ионов, препятствуя при этом прямой передаче электронов во избежание короткого замыкания.

Однако эксперименты показали, что присутствие миниатюрных металлических вкраплений в толще электролита способно кардинально оптимизировать характеристики устройства. В ходе испытаний цинк-воздушных элементов специалисты интегрировали в систему микрочастицы платины и цинка.

Под влиянием электромагнитного поля эти металлические микроструктуры индуцируют разделение зарядов на собственных поверхностях. Это позволяет им функционировать в качестве вспомогательных электродов, несмотря на полное отсутствие проводного подключения к общей электрической цепи.

Подобное инженерное решение существенно интенсифицировало транспорт зарядов и минимизировало энергетические потери. В результате объемная плотность мощности взлетела на 80%, внутреннее сопротивление системы сократилось на 64%, а предельный показатель плотности тока возрос более чем на половину.

Данная методика открывает впечатляющие перспективы именно для цинк-воздушных накопителей. Обладая бюджетной сырьевой базой и абсолютной пожаробезопасностью, они до сих пор страдали от ограниченной мощности и вялотекущих электрохимических процессов.

Модифицированные батареи найдут применение в масштабных стационарных хранилищах энергии, востребованных, например, в солнечной и ветроэнергетике. Тем не менее, речь идет о прорывной концепции, а не о готовом к рыночному запуску продукту: исследователям предстоит масштабная работа по оценке износоустойчивости, безопасности и экономической целесообразности серийного выпуска.

Стоит уточнить, что прирост мощности на 80% не подразумевает аналогичного увеличения емкости. Главный эффект заключается в способности батареи отдавать энергию с колоссальной скоростью и минимальными потерями.

Источник: iXBT