Аккумуляторные водные цинк-ионные батареи (RAZB) — более безопасная альтернатива литий-ионым, однако и они подвержены разрушительному воздействию дендритов и реакциям выделения водорода, которые снижают производительность батареи. Ученые исследуют разные варианты преодоления этих проблем, от защитных покрытий, предотвращающих появление опасных дендритов, до изменения кислотности. Свое решение предложили австралийские ученые — они смогли полностью нейтрализовать появление дендритов и довели плотность энергии в такой батарее до 75 Вт*ч/кг.
Изучая проблему увеличения срока службы и производительности водно-цинковой батареи, специалисты Мельбурнского королевского технологического университета провели скромное испытание, которое привело к прорыву. Они смогли нейтрализовать образование дендритов с помощью защитного слоя висмута и оксидов. В итоге батареи стали работать дольше — примерно как обычные рыночные литий-ионные батареи.
Кроме того, процесс их производства достаточно простой, чтобы можно было запустить массовое производство. А использование доступных и недорогих материалов вроде магния и цинка снижает нагрузку на окружающую среду и опасность для здоровья.
В дальнейшем исследователи склоняются к разработке водных батарей с более легким и эффективным магнием вместо цинка. Они уже создали на его основе прототип, который продемонстрировал плотность энергии 75 Вт*ч/кг. Это примерно 30% от уровня аккумуляторов Tesla, пишет Interesting Engineering.
Исследователи надеются, что магний станет основным материалом для водных батарей, магний-ионные батареи заменят свинцовые аккумуляторы в ближайшие три года, а затем, лет через 5–10, вытеснят и литий-ионные. Следующим шагом ученых должно стать увеличение плотности энергии. Этой цели они рассчитывают добиться разработкой новых электродов из наноматериалов.
Проблему образования в цинковых батареях газообразного водорода решили ученые в прошлом году. Команда из США и Швейцарии нашла идеальную концентрацию соли для для водных цинк-ионных батарей. В ходе экспериментов и компьютерного моделирования они обнаружили, что оптимальное количество соли — не самое высокое, как предполагалось ранее, а относительно низкое: от пяти до десяти молекул воды на один положительно заряженный ион соли.
