Создана батарея без лития, которая сохраняет почти всю свою ёмкость даже после тысяч циклов зарядки и разрядки
Исследователи Университетского колледжа Лондона (UCL) разработали новую водную цинк-йодную батарею, которая сохраняет первоначальную ёмкость даже после нескольких тысяч циклов зарядки и разрядки. Разработка может стать альтернативой литий-ионным аккумуляторам в системах накопления электроэнергии, где особенно важны долговечность и пожарная безопасность.
Главная особенность технологии — новый состав электролита, позволяющий эффективнее использовать йод в качестве материала для хранения энергии. В обычной йодной химии при зарядке и разрядке участвуют два электрона, а новая разработка позволяет задействовать четыре. Это увеличивает количество энергии, которое можно получить из того же объёма активного материала.
Однако у такого подхода есть проблема: в процессе работы образуются химически активные формы йода, которые могут вступать в нежелательные реакции с водой и разрушать рабочую систему батареи. Ранее исследователи пытались решить эту задачу с помощью высококонцентрированных электролитов с галогенами. Они стабилизировали йод, но получались слишком дорогими и агрессивными для практического применения.
Команда UCL пошла другим путём и изменила химический состав электролита. Одни молекулы в нём препятствуют контакту воды с йодом, другие связывают его активные формы и предотвращают нежелательные реакции. Благодаря этому удалось повысить эффективность использования йода без применения прежних концентрированных и коррозионных растворов.
Работоспособность новой химии проверили на двух типах элементов — плоских пакетных аккумуляторах и небольших батареях таблеточного формата. В отдельных испытаниях на долговечность цинк-йодные элементы сохранили почти всю первоначальную ёмкость после тысяч циклов зарядки и разрядки.
Такие характеристики особенно важны для крупных систем хранения энергии. Они позволяют накапливать избыток электричества, вырабатываемого солнечными и ветряными электростанциями, а затем отдавать его в сеть, когда генерация снижается. Кроме того, предложенный состав электролита потенциально можно адаптировать для алюминий-йодных аккумуляторов.
Впрочем, до коммерческого применения технологии ещё далеко. Пока результаты получены в лабораторных условиях, и исследователям предстоит проверить работу батарей в более крупных системах и при нагрузках, приближенных к реальной эксплуатации на энергетических объектах.
