Батерията на бъдещето? Иновативната химия на батериите революционизира цинково-въздушната батерия

ТЕМИ:
Технология на батериите, Енергия, Университет в Мюнстер, Батерии
От УНИВЕРСИТЕТ В МЮНСТЪР 14 ЯНВАРИ 2021 ГОД

Основата на иновативната химия на батерията за цинково-въздушната батерия е не-алкален, воден електролит. Кредит: WWU - MEET (Джудит Крафт)

Международно изследователско сътрудничество за устойчиви батерии на бъдещето

Високопроизводителна, екологична, безопасна и в същото време рентабилна: цинково-въздушната батерия е атрактивна технология за съхранение на енергия на бъдещето.

Досега конвенционалната цинково-въздушна батерия се бореше с висока химическа нестабилност, паразитни реакции, които се коренят в използването на алкални електролити, водят до електрохимична необратимост. Въз основа на иновативен, не алкален, воден електролит, международен изследователски екип, ръководен от учения д-р Wei Sun от изследователския център за батерии MEET в Университета в Мюнстер, разработи нова химия на батерията за цинково-въздушната батерия, която преодолява предишните технически препятствия.

Научният екип публикува подробните резултати от своя изследователски проект, включващ изследователи от Университета Фудан в Шанхай, Университета за наука и технологии в Ухан, Университета в Мериленд и Изследователската лаборатория на американската армия, в списанието Science.

Ключови параметри на цинково-въздушната батерия са оптимизирани

„Нашият иновативен, не-алкален електролит внася неизвестна досега обратима химия на цинков пероксид (ZnO2)/O2 в цинково-въздушната батерия“, обяснява д-р Wei Sun. В сравнение с конвенционално силните алкални електролити, новоразработеният алкален воден електролит, който се основава на цинкова трифлуорометансулфонатна сол, има няколко решаващи предимства: Цинковият анод се използва по-ефективно с по-висока химическа стабилност и електрохимична обратимост. Така конструираните пълни цинково-въздушни батерии могат дългосрочно да работят стабилно в продължение на 320 цикъла и 1600 часа в атмосферата на околния въздух.

Механизмът на тази химия на ZnO2/O2 батерията и ролята на хидрофобния трифлуорометансулфонатен анион бяха систематично разкрити с помощта на добре проектирани електрохимични, аналитични техники и многомащабни симулации. Установената повишена енергийна плътност вече има потенциал да се конкурира с литиево-йонната батерия, която доминира на пазара в момента.

„Батерията с цинков въздух осигурява потенциална алтернативна технология на батерията с предимства като екологичност, висока безопасност и ниски разходи“, подчертава Sun. „Тази технология все още изисква допълнителни, интензивни изследвания и оптимизация преди нейното практическо приложение.“
Справка: „Акумулаторна цинково-въздушна батерия на базата на химия на цинков пероксид“ от Wei Sun, Fei Wang, Bao Zhang, Mengyi Zhang, Verena Küpers, Xiao Ji, Claudia Theile, Peter Bieker, Kang Xu, Chunsheng Wang и Martin Зима, 1 януари 2021 г., наука.
DOI: 10.1126/science.abb9554