Цинк-воздушный аккумулятор заменит литиевые батареи и стоить будет в разы дешевле

Исследователи заменили в аккумуляторе дорогостоящие платиновые катализаторы на углеродные листы, легированные кобальтом. Это обеспечило устройству большую мощность, длительный срок службы и снизило его стоимость, пишет Chemical Engineering Journal.

Оказалось, что углеродный катализатор намного лучше справляется с задачей, чем стандартные коммерческие катализаторы из дорогостоящих металлов, таких как платина и рутений. Катализатор нового типа состоит из атомов кобальта и железа, крепящихся к углеродному каркасу. Благодаря такому решению цинк-воздушные аккумуляторы намного улучшили свои характеристики.

Потенциал цинк-воздушных батарей

Цинк-воздушные аккумуляторы (ZAB) — это металловоздушные электрохимические элементы, работающие за счет окисления цинка кислородом воздуха. Они состоят из металлического цинкового анода, соединенного с кислородом через воздушный анод.

Такие батареи отличаются высокой плотностью энергии, низкой стоимостью и экологичностью благодаря применению цинка, а не лития, добыча которого очень вредит окружающей среде. Это перспективное решение для техники, требующей высокой емкости энергии, например, для портативной электроники, электрокаров и накопителей возобновляемой энергии.

ZAB не перезаряжают, но ученые работают над созданием перезаряжаемых аккумуляторов для использования в электромобилях и крупных системах накопления энергии.

Практическое применение таких устройств ограничивается невысокой выходной мощностью и низкой стабильностью заряда-разряда. Чтобы решить эти проблемы, сотрудники Университета Монаша использовали термическую обработку для превращения трехмерного материала в углеродные листы и добавили атомы кобальта. В результате была получена батарея, которая проработала 74 дня и выдержала 3570 циклов заряда-разряда с использованием кобальта и железа в качестве катодных материалов.

Аккумулятор ZAB нового типа имеет следующие характеристики:

• плотность мощности 229,6 мВт/см²,
• плотность энергии 997 Вт*ч/кг.

Цинково-воздушные батареи сегодня используются в небольших устройствах, таких как слуховые аппараты. Однако инженеры считают, что новая разработка открывает путь к перезаряжаемой и мощной технике.