Изучен высоко обратимый металлический цинковый анод
Перезаряжаемая металлическая цинковая батарея на сегодняшний день считается важной технологией, которая может устранить цепочку поставок и экономический кризис, вызванный химией на основе лития, при сохранении сопоставимой энергии. По сути, перезаряжаемые металлические цинковые батареи могут обеспечить более устойчивую и недорогую альтернативу существующим аккумуляторным технологиям для решения задач хранения энергии будущего.
Эти батареи можно использовать в самой разнообразной технике, включая пробоотборное и лабораторное оборудование, а также во многих сферах деятельности и промышленности. Однако современные электроды из цинкового металла ограничены условиями мелкого циклирования, которое имеет значение менее чем 1 мАч на квадратный сантиметр, а также неэффективным использованием, значение которого находится на уровне менее чем 10% из-за необратимости цинка в среде батареи.
Наиболее перспективные электролиты для перезаряжаемых металлических цинковых батарей, как правило, являются водными и требуют высоких концентраций соли или нескольких солей для повышения эффективности до коммерчески приемлемого уровня и смягчения так называемых «паразитных» реакций, вызванных водой, включая выделение водорода и коррозию. Электролиты на основе неводных растворителей обещают избежать этих проблем, но демонстрация полной производительности элемента с использованием растворителей, отличных от воды, ранее была очень ограниченной.
В своей новой работе ученые использовали соединение MeOH, то есть метанол, для изменения структуры сольватации цинковых электролитов и межфазных химических соединений и добились высокого использования с показателем на уровне 50% и высокой кулоновской эффективности с показателем 99,5% металлического цинк-электрода без короткого замыкания элемента в течение более чем 1 800 часов (75 суток беспрерывно).
Также удалось добиться беспрецедентно широкого диапазона рабочих температур для перезаряжаемых металлических цинковых батарей, вплоть до -40 °C. Такая замечательная производительность хорошо сочетается с органическими катодными ячейками, не содержащими цинк металлов, и поддерживающими снижение емкости до 6% после 800 циклов и более при указанной выше температуре.
Таким образом, новая работа ученых открывает способ адаптировать электрохимическое поведение цинка на молекулярном уровне, чтобы новые химические элементы батареи могли быть реализованы для практического применения.
