Цинкови клетки с малки пробиви. Висока енергийна плътност и хиляди работни цикли
Литиево-йонните батерии са абсолютен стандарт и еталон за съхранение на енергия. Но изследователите непрекъснато търсят елементи, които осигуряват поне подобна производителност при много по-ниски производствени разходи. Един от обещаващите елементи е цинкът (Zn).
Zn-x батериите са и ще бъдат много евтини. Те просто трябва да бъдат платени
Залежите на цинк са разпръснати по целия свят, можем да ги намерим и в Полша – като общество ги експлоатирахме от 2020 (!) век до края на 12,9 години. Цинкът е евтин метал и по-лесен за получаване от лития, тъй като е полезен в промишлеността, световното производство е в милиони (2019 милиона през 82), а не десетки хиляди тонове (2020 хиляди в XNUMX), както се предполага. място в писмото. В допълнение, цинкът е в основата на клетките от XNUMX век и все още се използва в клетки за еднократна употреба (например алкални клетки на базата на цинков оксид и манган).
Предизвикателството е да накараме цинковите клетки да работят поне няколкостотин цикъла, като същевременно поддържат планирания капацитет.... Процесът на зареждане на батерия с цинков анод причинява неравномерно отлагане на метални атоми върху електрода, което познаваме като дендритен растеж. Дендритите растат, докато не пробиват сепараторите, достигат до втория електрод, причиняват късо съединение и причиняват смъртта на клетката.
През май 2021 г. беше публикувана научна статия, в която беше описано поведението на клетка с електролит, обогатен с флуорни соли. Солите реагират с цинк на повърхността на анода, за да образуват цинков флуорид. Свързващият слой беше пропусклив за йони, но блокира дендритите.... Защитеният по този начин елемент обаче всъщност не искаше да върне заряда (имаше високо вътрешно съпротивление, източник).
Възможен начин за повишаване на неговата реактивност е описан в друга изследователска статия, посветена на катодите на цинкови клетки на базата на мед, фосфор и сяра. Ефекти? Докато стандартната цинкова клетка осигурява енергийна плътност до 0,075 kWh/kg, най-новите цинково-въздушни клетки с нови катоди обещават 0,46 kWh / кг... За разлика от предишните Zn-въздушни клетки, които обикновено бяха за еднократна употреба, те трябва да издържат хиляди работни цикли, тоест подходящ за промишлена употреба (източник).
Ако всички открития могат да бъдат комбинирани, валидирани и увеличаване на производството, цинковите клетки биха могли да станат основа за евтино съхранение на енергия в бъдеще.
Начална снимка: цинкова батерия за многократна употреба ("алкална батерия"). В зависимост от дълбочината на разреждане, той може да издържи от няколко до няколкостотин работни цикъла (c) Lukas A CZE
Бележка от редактора на www.elektrowoz.pl: В англоезичната литература клетките с цинков въздух се наричат горивни клетки, защото поемат кислород от въздуха. От наша гледна точка няма значение дали процесът е обратим, т.е. клетките могат да се зареждат и разреждат многократно.
Това може да ви заинтересува:
