Источники возобновляемой энергии — ветер или солнце — способны снизить зависимость промышленности от ископаемого топлива. Но для этого энергетическим компаниям необходимо разработать безопасный и выгодный способ хранения энергии для последующего использования. Ученые из Саудовской Аравии создали прототип безанодной батареи из дешевых и доступных материалов.
Водные батареи на основе цинка привлекали внимание исследователей своей безопасностью и высокой плотностью энергии. Вдобавок, они изготавливаются из широко доступных в природе материалов. Однако созданные до сих пор цинковые аккумуляторы требовали наличия толстых анодов из металлического цинка, что серьезно увеличивало себестоимость батареи. Кроме того, аноды подвержены формированию дендритов — кристаллических отложений, вызывающих короткое замыкание.
Специалисты Научно-технологического университета им. короля Абдаллы решили обойтись без анода, пишет Phys.org. Взяв за образец безанодные литиевые и натриевые батареи, они разработали аккумулятор, в котором богатый цинком катод стал единственным источником цинкового покрытия на медном токосъемнике.
Ученые использовали в новой батарее катод из диоксида марганца, который они интеркалировали ионами цинка, из водного электролита трифторметансульфоната и медной фольги в качестве токосъемника. Во время зарядки металлический цинк накладывается на медную фольгу, а во время разрядки металл отделяется, выделяя электроны, которые питают батарею.
Для предотвращения образования дендритов разработчики покрыли медный токосъемник равномерным слоем углеродных нанодисков.
Батарея продемонстрировала высокую производительность, плотность энергии и стабильность, сохранив 62,8% зарядной емкости после 80 циклов заряда и разряда.
Journal information