Австралийские ученые разработали электролит для стабильных водных цинковых батарей Коллектив австралийских исследователей разработал новую электролитную систему для водных цинковых батарей (AZB), которые рассматриваются как более безопасная и экологичная альтернатива существующим решениям. Команда из Университета Аделаиды под руководством профессора Зайпин Го использовала воду с растворенными цинковыми солями в качестве электролита и цинковый металл в качестве анода, что делает батареи негорючими. Цинк является широко распространенным материалом с низким воздействием на окружающую среду и обеспечивает высокую объемную емкость батареи. Однако широкому практическому применению этих батарей до сих препятствовали ограничения в стабильности работы. Узкий температурный диапазон приводит к ограниченному жизненному циклу, а неконтролируемые реакции между цинковым металлом и электролитом вызывают внутреннюю коррозию и нежелательное выделение водорода. Для преодоления этих ограничений исследователи предложили использовать раздельный двойной солевой электролит (DDSE). В этой системе две различные цинковые соли работают совместно, улучшая характеристики электролита и контролируя поведение ионов внутри батареи. Одна соль, перхлорат цинка, остается преимущественно в жидкости, регулируя движение ионов и повышая морозостойкость батареи для работы в холодных условиях. Другая соль, сульфат цинка, образует защитный слой на поверхности цинкового металла, предотвращая повреждение и коррозию. Как пояснил первый автор исследования Гуанцзе Ли, такой подход позволяет батарее быстро заряжаться, работать в течение многих циклов в широком диапазоне температур и с минимальными потерями энергии в режиме простоя. В ходе испытаний аккумуляторные элементы продемонстрировали стабильность, сохранив 93 процента своей емкости после 900 циклов зарядки-разрядки. При этом они работали в экстремально широком температурном диапазоне от -40 °C до +40 °C. Соавтор работы доктор Шилин Чжан отметил, что это первый случай достижения столь сбалансированных показателей в данной области. В отличие от традиционных конструкций с использованием высококонцентрированных или гибридных органическо-водных электролитов, новая стратегия сохраняет негорючесть, доступность и экологичность формулы, присущие водным системам. Благодаря этому усовершенствованному электролиту цинковые батареи могут найти применение в интеллектуальных сетях и электромобилях, особенно в условиях, где использование литий-ионных аккумуляторов ограничено из-за проблем с поставками лития и экологических недостатков. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Sustainability.
