Создана «вечная» батарея без лития: водно-цинковый аккумулятор выдерживает более 93 тысяч циклов

Исследователи из Китая разработали водный цинковый аккумулятор, который сохраняет почти 90% исходной ёмкости после 10 тысяч циклов зарядки и разрядки. При повышенной нагрузке батарея выдержала 93 400 циклов. Новая технология может лечь в основу долговечных систем хранения энергии с использованием доступного цинка.

В создании батареи участвовали специалисты Цзилиньского университета и Чанчуньского института прикладной химии. Они сосредоточились на совершенствовании катода — элемента, который вызывает сложности в обычных цинк-йодных аккумуляторах. Ионы йода способны перемещаться между электродами через электролит. Это явление, известное как «челночный эффект», вызывает потери энергии и ускоряет деградацию батареи.

Чтобы предотвратить миграцию йода, исследователи изменили поверхность углеродных нанотрубок, из которых изготовлен катод. Наилучший результат продемонстрировали нанотрубки с гидроксильными группами: они удерживают ионы йода и препятствуют их переходу в электролит.

В ходе лабораторных испытаний начальная удельная ёмкость аккумулятора достигла 175,5 мА·ч/г. После более чем 10 тысяч циклов сохранилось 89,34% этого показателя. При плотности тока 10 А/г ёмкость составила 120 мА·ч/г, а срок службы достиг 93 400 циклов.

Учёные также создали более крупный прототип, содержащий 150 мг йода. Он работал при напряжении 1,1 В, а его фактическая ёмкость составляла 23,8 мА·ч. После 350 циклов зарядки и разрядки устройство сохранило 91,7% первоначальной ёмкости. Эксперимент подтвердил работоспособность технологии не только на небольших лабораторных образцах.