Перезаряжаемые литий-ионные батареи питают все, от электромобилей до носимых устройств. Но ученые Университета Кейс-Вестерн-Резерв предлагают в качестве альтернативы цинк-серные аккумуляторы, которые основаны на более доступных материалах. Новая технология, использующая пропиленгликольметиловый эфир и цинк-йодид, улучшает энергоемкость, проводимость и стабильность, а также решает проблему роста цинковых дендритов, которые могут привести к коротким замыканиям. Это открывает новые возможности для создания долговечных и компактных устройств.
У литий-ионных аккумуляторов много недостатков: дороговизна, зависимость от редкого сырья и сложное производство. Цинк-серные аккумуляторы, в свою очередь, основаны на более доступных материалах и отличаются безопасностью и меньшим экологическим воздействием. Однако их коммерциализация сдерживается коррозией цинкового электрода, низкой проводимостью и ростом дендритов.
Ученые решили эти проблемы, внедрив две ключевые добавки: пропиленгликольметиловый эфир и цинк-йодид. Это повысило энергоемкость на 20 %, улучшило проводимость и стабильность, а также подавило 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.
Открытие позволяет создавать более компактные и долговечные устройства. Полученный аккумулятор можно заряжать много раз без сильной деградации. Это открывает новые перспективы для хранения возобновляемой энергии и электроники.
Авторы исследования разрабатывают батареи для мягких роботов и систем сенсорики, которые требуют емких и долговечных источников питания. Например, команда создает биомиметических плавающих роботов, автономность которых зависит от надежных и легких батарей, способных обеспечить долгие миссии без сбоев. Лаборатория также разрабатывает новые технологии для освоения космоса, сельского хозяйства и очистки космического пространства от обломков.
