AC: Разработаны безопасные и стабильные батареи на основе цинка

Перезаряжаемые литий-ионные батареи питают все — от электромобилей до носимых устройств. Однако новое исследование Западного резервного университета Кейса предполагает, что более устойчивая и экономически эффективная альтернатива может заключаться в батареях на основе цинка.

В исследовании, опубликованном недавно в журнале Angewandte Chemie, ученые объявили о значительном шаге к созданию высокопроизводительных и недорогих цинк-серных батарей.

Это исследование знаменует собой большой шаг вперед в разработке более безопасных и устойчивых решений для хранения энергии, — говорит Чейз Као, главный исследователь и доцент кафедры механической и аэрокосмической инженерии инженерного факультета Кейса.

Водные цинк-серные батареи способны обеспечить энергией широкий спектр приложений — от систем возобновляемой энергии до портативной электроники — при снижении воздействия на окружающую среду и уменьшении зависимости от дефицитных материалов.

Литий-ионные батареи, хотя и широко используются, являются дорогостоящими, используют относительно редкие материалы и сложны в производстве. В отличие от них, цинк-серные батареи используют более распространенные и недорогие материалы и имеют меньше проблем с экологией и безопасностью.

Однако такие проблемы, как коррозия цинкового анода, низкая проводимость и рост дендритов, исторически препятствовали их коммерческой жизнеспособности.

Команда Цао преодолела эти препятствия, введя две ключевые добавки: метиловый эфир пропиленгликоля и йодистый цинк. Эта технология позволила добиться нескольких важнейших улучшений: повысить энергоемкость на 20%, улучшить проводимость и стабильность, а также подавить рост цинковых дендритов.

Если дендриты соединяют положительную и отрицательную стороны батареи, это может привести к короткому замыканию и возгоранию — еще одной серьезной проблеме литий-ионных батарей.

Эти добавки не только повышают эффективность батарей, но и решают давние проблемы безопасности, уменьшая образование дендритов, — говорит Гуйин Сюй, профессор Университета Донхуа в Шанхае и один из авторов работы.

В результате мы получили компактную батарею повышенной плотности, которая может перезаряжаться большее количество раз без значительной деградации.

Последствия этого прорыва выходят за рамки доступности и безопасности. Цинково-серные батареи имеют более высокую плотность энергии, чем литий-ионные аналоги, что позволяет создавать более компактные и долговечные конструкции. Это может стать решающим фактором для накопителей возобновляемой энергии и устройств, требующих надежности и эффективности.

Основной интерес Цао в разработке более совершенных батарей заключается в создании новой мягкой робототехники и передовых сенсорных систем, которые зависят от емких и долговечных батарей. Например, он разрабатывает биологически вдохновленных плавающих роботов, выносливость которых зависит от прочных, легких батарей, способных обеспечить длительные миссии без сбоев — робот не может разрядиться во время миссии или никогда не вернется обратно. Цао, который руководит лабораторией мягких машин и электроники в CWRU, также разрабатывает новые технологии для освоения космоса и ведения сельского хозяйства, а также для удаления вездесущего и опасного космического мусора.

Ранее ученые сообщили, что в основу анодов новых батарей положат сульфид сурьмы.

11.12.2024


Подписаться в Telegram



Энергия

Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии

Швеция вновь обратила внимание на атомную...

Аммиак без жертв: как японские ученые упростили производство
Аммиак без жертв: как японские ученые упростили производство

Мир стремится к устойчивому развитию, и&n...

Новые технологии, новые партнеры: что задумали в ННГУ
Новые технологии, новые партнеры: что задумали в ННГУ

Нижегородский государственный университет имен...

От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир
От лаборатории к реальности: как кристаллы времени заряжают мир

Мир хранения энергии меняется благодаря кванто...

Квантовый секрет растений: как природа превращает свет в энергию
Квантовый секрет растений: как природа превращает свет в энергию

Превращение солнечной энергии в химическу...

Аккумуляторная революция: Франция строит завод мечты для электрокаров
Аккумуляторная революция: Франция строит завод мечты для электрокаров

Европейская комиссия дала зеленый свет огромно...

1066 секунд: Китай приблизился к созданию неисчерпаемого источника энергии
1066 секунд: Китай приблизился к созданию неисчерпаемого источника энергии

Стремление Китая использовать энергию звезд до...

Термоядерный прорыв: SMART добыл первую плазму
Термоядерный прорыв: SMART добыл первую плазму

Токамак SMART успешно произвел первую плазму, ...

В ТПУ добавили отходы в пеллеты и снизили выбросы CO2 на 20%
В ТПУ добавили отходы в пеллеты и снизили выбросы CO2 на 20%

Ученые Томского политехнического университета ...

Тепло шахтных вод: Великобритания приближается к чистой энергии
Тепло шахтных вод: Великобритания приближается к чистой энергии

Живая лаборатория по использованию тепла ...

JES: Разработан революционный материал для литий-ионных батарей
JES: Разработан революционный материал для литий-ионных батарей

Глобальная гонка за увеличение срока служ...

AM&I: Пористые электроды из оксида кремния — прорыв в хранении энергии
AM&I: Пористые электроды из оксида кремния — прорыв в хранении энергии

Батареи стали неотъемлемым компонентом совреме...

AC: Разработаны безопасные и стабильные батареи на основе цинка
AC: Разработаны безопасные и стабильные батареи на основе цинка

Перезаряжаемые литий-ионные батареи питают все...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

Как ученые заставили микродроны работать часы напролет
Как ученые заставили микродроны работать часы напролет
IT-бум в Костроме: как новый корпус школы для айтишников изменит регион
IT-бум в Костроме: как новый корпус школы для айтишников изменит регион
Две казанские студентки, одно изобретение и большой шаг для экологии
Две казанские студентки, одно изобретение и большой шаг для экологии
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Вода без яда: как томские ученые победили мышьяк
Почему молодежь не хочет детей: цифры, игры и страх будущего
Почему молодежь не хочет детей: цифры, игры и страх будущего
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
GPT PHI-4 в деле: автоматизация облачных серверов стала проще
Алмазы и технологии: МИФИ и Пекинский университет объединяют научные порывы
Алмазы и технологии: МИФИ и Пекинский университет объединяют научные порывы
Инновации в действии: что обсудят на Форуме технологий в Москве
Инновации в действии: что обсудят на Форуме технологий в Москве
Отключи интернет — почувствуй себя лучше: как два часа в день меняют жизнь
Отключи интернет — почувствуй себя лучше: как два часа в день меняют жизнь
Генетические ножницы CRISPR: новый шаг к лечению синдрома Дауна
Генетические ножницы CRISPR: новый шаг к лечению синдрома Дауна
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Наука и Победа: школьники Чечни вспомнили великие достижения советских ученых
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Атомный ренессанс: Швеция возвращается к ядерной энергии
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Невидимая угроза: что скрывается в воздухе общественных туалетов
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Как Плутон потерял статус планеты и что нашли ученые
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении
Трава, которая объединяет: как пастбища снижают напряженность в Кении

Новости компаний, релизы

Более 200 нижегородцев посетили научные кинопоказы честь Дня российской науки
Школьников и студентов Хабаровского края приглашают написать всероссийский диктант «Наука во имя Победы»
На Фестивале «Москва — Точка старта» победили проекты из МИФИ
Проблемы коммуникации науки и бизнеса обсудили на Международной конференции в Кузбассе
Пластиковые окна Veka Softline 82