Zinkové bunky s malými prasklinami. Vysoká hustota energie a tisíce pracovných cyklov
Lítium-iónové batérie sú absolútnym štandardom a meradlom v oblasti skladovania energie. Výskumníci však neustále hľadajú prvky, ktoré poskytujú aspoň podobný výkon pri oveľa nižších výrobných nákladoch. Jedným z perspektívnych prvkov je zinok (Zn).
Zn-x batérie sú a budú veľmi lacné. Len ich treba zaplatiť
Ložiská zinku sú roztrúsené po celom svete, nájdeme ich aj v Poľsku – ako spoločnosť sme ich ťažili od roku 2020 (!) do konca 12,9 roka. Zinok je lacný kov a ľahšie sa získava ako lítium, pretože je užitočný v priemysle, globálna produkcia je v miliónoch (2019 miliónov z 82) a nie v desiatkach tisíc ton (2020 tisíc v XNUMX), ako sa predpokladalo. miesto v liste. Okrem toho je zinok základom buniek už od XNUMX. storočia a stále sa používa v jednorazových článkoch (napríklad alkalické články na báze oxidu zinočnatého a mangánu).
Výzvou je dosiahnuť, aby zinkové články bežali aspoň niekoľko stoviek cyklov pri zachovaní plánovanej kapacity.... Proces nabíjania batérie zinkovou anódou spôsobuje nepravidelné ukladanie atómov kovu na elektródu, čo poznáme ako rast dendritov. Dendrity rastú, kým neprerazia separátory, nedosiahnu druhú elektródu, nespôsobia skrat a nespôsobia smrť bunky.
V máji 2021 bola publikovaná vedecká práca, v ktorej bolo opísané správanie článku s elektrolytom obohateným o soli fluóru. Soli reagovali so zinkom na povrchu anódy za vzniku fluoridu zinočnatého. Spojovacia vrstva bola priepustná pre ióny, ale blokovala dendrity.... Takto chránený prvok však veľmi nechcel vrátiť náboj (mal vysoký vnútorný odpor, zdroj).
Možný spôsob zvýšenia jeho reaktivity je opísaný v inom výskumnom článku venovanom zinkovým katódam na báze medi, fosforu a síry. účinky? Zatiaľ čo štandardný zinkový článok poskytuje hustotu energie až 0,075 kWh/kg, najnovšie zinkovo-vzduchové články s novými katódami prísľub 0,46 kWh / kg... Na rozdiel od predchádzajúcich článkov Zn-air, ktoré boli zvyčajne jednorazové, by mali vydržať tisícky pracovných cyklov, teda vhodné na priemyselné využitie (zdroj).
Ak by sa všetky objavy podarilo spojiť, overiť a zvýšiť produkciu, zinkové články by sa v budúcnosti mohli stať základom pre lacné skladovanie energie.
Úvodná fotografia: opakovane použiteľná zinková batéria ("alkalická batéria"). V závislosti od hĺbky vybitia vydrží niekoľko až niekoľko stoviek prevádzkových cyklov (c) Lukas A CZE
Poznámka od redaktorov www.elektrowoz.pl: V anglickej literatúre sa zinkové vzduchové články nazývajú palivové články, pretože odoberajú kyslík zo vzduchu. Z nášho pohľadu je v podstate jedno, či je proces reverzibilný, t.j. články je možné mnohokrát nabiť a vybiť.
Toto by vás mohlo zaujímať:
