Дослідники з мексиканського Центру досліджень перспективних матеріалів (CIMAV) представили новий прототип цинково-повітряного акумулятора, який зберігає працездатність навіть після фізичних пошкоджень, впливу вогню та повного занурення у воду.
Про це розповідає ProIT
Безпечна альтернатива літій-іонним батареям
За словами розробників, традиційні літій-іонні акумулятори в аналогічних умовах часто виходять з ладу або спалахують через займистість електролітів. Розробка під керівництвом доктора філософії Ноє Арджони демонструє потенціал цинково-повітряних батарей (ZAB) як безпечнішого та стійкішого рішення для зберігання енергії.
“Ми не використовуємо літій-іонні акумулятори через численні проблеми безпеки, пов’язані з займистістю електролітів, залучених в цих технологіях”, — пояснює Арджона.
Розробники відмовилися від використання дорогих і дефіцитних металів, як-от літій і кобальт. Нова батарея працює за рахунок кисню з повітря, а ключовим елементом конструкції став вуглецевий лист, вкритий окремими атомами нікелю. Це рішення дозволило зменшити витрати на метали та зберегти високу ефективність.
Стійкість до екстремальних умов і перспективи технології
Дослідження молекулярної структури акумулятора проводили на синхротроні Canadian Light Source (CLS) в Університеті Саскачевана, де за допомогою рентгенівського випромінювання підтверджено рівномірний розподіл атомів нікелю на поверхні вуглецю. Конструкція, що включає гелеподібний полімерний електроліт і цинк, дозволила мінімізувати ризики для безпеки.
Під час експериментів прототип піддавали екстремальним випробуванням — його проколювали цвяхом, підпалювали та занурювали у воду. Навіть після цього акумулятор залишався працездатним, зберігаючи стабільність роботи в умовах високих і низьких температур. Продуктивність не знижувалася як на спеці, так і на морозі.
“У Канаді існують величезні проблеми із заряджанням акумуляторів при дуже низьких температурах, наприклад, в електромобілях. Наші технології не стикаються з такими проблемами за дуже низьких або дуже високих температур”, — підкреслив Арджона.
На думку вчених, стійкість цинково-повітряних акумуляторів до зовнішніх впливів робить їх перспективними для застосування в електромобілях, аерокосмічних системах і дистанційних сенсорах. Використання поширених металів, таких як нікель, може додатково знизити собівартість виробництва. Команда також працює над удосконаленням екологічності акумуляторів, зокрема шляхом інтеграції біорозкладних компонентів.
Попри значний потенціал, дослідники наголошують на необхідності подальших досліджень для впровадження нової технології у масове виробництво. За словами Арджони, важливим кроком стане розробка одноатомних каталізаторів для створення ще безпечніших систем зберігання енергії. Результати дослідження опубліковані у журналі ACS Applied Materials & Interfaces.
