Создана безлитиевая батарея, сохраняющая почти всю ёмкость после тысяч циклов зарядки и разрядки

Исследователи из Университетского колледжа Лондона (UCL) разработали цинк-йодную батарею на водном электролите, которая почти не теряет первоначальную ёмкость после нескольких тысяч циклов зарядки и разрядки. В перспективе она может стать альтернативой литий-ионным аккумуляторам в системах хранения энергии, где особое значение имеют длительный срок службы и пожарная безопасность.

Ключевой элемент разработки — новый состав электролита, который позволяет эффективнее использовать йод для накопления энергии. В традиционных йодных системах в процессах зарядки и разрядки участвуют два электрона, тогда как новый подход позволяет задействовать четыре. Это даёт возможность получать больше энергии из того же количества активного вещества.

При этом в ходе работы батареи возникают химически активные формы йода. Они могут вступать в нежелательные реакции с водой и нарушать работу аккумулятора. Ранее учёные пытались решить эту проблему с помощью высококонцентрированных электролитов, содержащих галогены. Такие растворы стабилизировали йод, но были слишком дорогими и агрессивными для практического использования.

Специалисты UCL выбрали иной путь, изменив состав электролита. Одни молекулы препятствуют контакту йода с водой, а другие связывают его активные формы, предотвращая побочные реакции. Это позволило повысить эффективность использования йода без применения концентрированных коррозионных растворов.

Новый состав испытали в элементах двух типов: плоских пакетных аккумуляторах и миниатюрных батареях таблеточного формата. В отдельных тестах на долговечность цинк-йодные элементы сохранили почти всю исходную ёмкость после тысяч циклов зарядки и разрядки.

Такие свойства особенно востребованы в крупных системах хранения энергии. Они могут накапливать избыток электричества от солнечных и ветряных электростанций и возвращать его в сеть при снижении выработки. Кроме того, предложенный электролит потенциально можно адаптировать для алюминий-йодных аккумуляторов.

Однако до коммерческого внедрения технологии ещё далеко. Полученные результаты относятся к лабораторным испытаниям, и теперь учёным предстоит проверить батареи в более крупных системах и при нагрузках, близких к условиям реальной эксплуатации на энергетических объектах.

Источник: iXBT