Исследователи из мексиканского Центра исследований перспективных материалов (CIMAV) представили новый прототип цинково-воздушного аккумулятора, который сохраняет работоспособность даже после физических повреждений, воздействия огня и полного погружения в воду.
Об этом сообщает ProIT
Безопасная альтернатива литий-ионным батареям
По словам разработчиков, традиционные литий-ионные аккумуляторы в аналогичных условиях часто выходят из строя или вспыхивают из-за воспламеняемости электролитов. Разработка под руководством доктора философии Ное Арджоны демонстрирует потенциал цинково-воздушных батарей (ZAB) как более безопасного и устойчивого решения для хранения энергии.
“Мы не используем литий-ионные аккумуляторы из-за многочисленных проблем безопасности, связанных с воспламеняемостью электролитов, используемых в этих технологиях”, — объясняет Арджона.
Разработчики отказались от использования дорогих и дефицитных металлов, таких как литий и кобальт. Новый аккумулятор работает за счет кислорода из воздуха, а ключевым элементом конструкции стал углеродный лист, покрытый отдельными атомами никеля. Это решение позволило снизить затраты на металлы и сохранить высокую эффективность.
Устойчивость к экстремальным условиям и перспективы технологии
Исследование молекулярной структуры аккумулятора проводили на синхротроне Canadian Light Source (CLS) в Университете Саскачевана, где с помощью рентгеновского излучения был подтвержден равномерный распределение атомов никеля на поверхности углерода. Конструкция, включающая гелеподобный полимерный электролит и цинк, позволила минимизировать риски для безопасности.
Во время экспериментов прототип подвергали экстремальным испытаниям — его прокалывали гвоздем, поджигали и погружали в воду. Даже после этого аккумулятор оставался работоспособным, сохраняя стабильность работы в условиях высоких и низких температур. Производительность не снижалась как на жаре, так и на морозе.
“В Канаде существуют огромные проблемы с зарядкой аккумуляторов при очень низких температурах, например, в электромобилях. Наши технологии не сталкиваются с такими проблемами при очень низких или очень высоких температурах”, — подчеркнул Арджона.
По мнению ученых, устойчивость цинково-воздушных аккумуляторов к внешним воздействиям делает их перспективными для применения в электромобилях, аэрокосмических системах и дистанционных сенсорах. Использование распространенных металлов, таких как никель, может дополнительно снизить себестоимость производства. Команда также работает над совершенствованием экологичности аккумуляторов, в частности, путем интеграции биораслагаемых компонентов.
Несмотря на значительный потенциал, исследователи подчеркивают необходимость дальнейших исследований для внедрения новой технологии в массовое производство. По словам Арджоны, важным шагом станет разработка одноатомных катализаторов для создания еще более безопасных систем хранения энергии. Результаты исследования опубликованы в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.