Исследователи из Стэнфордского университета и Университета науки и техники имени короля Абдаллы разработали прототип безанодной цинковой батареи, в которой используются недорогие природные материалы.
В исследовании, опубликованном в журнале Nano Letters, ученые Юнпэй Чжу, Йи Цуй и Хусам Альшариф говорят, что они черпали вдохновение из предыдущих исследований “свободных от анода” литиевых и натриевых металлических батарей и решили сделать батарею, в которой богатый цинком катод является единственным источником цинкования на медном токоприемнике.
Их главная цель состояла в том, чтобы решить большую проблему, связанную с ранее исследованными водными батареями на основе цинка. Проблема заключалась в том , что, хотя они обеспечивали безопасность и высокую плотность энергии по сравнению с другими батареями, они требовали толстых цинковых анодов, которые содержат большое количество металла и, следовательно, были более дорогостоящими.
Однако в своем прототипе группа исследователей использовала катод из диоксида марганца, предварительно интеркалированный ионами цинка, водный раствор электролита трифторметансульфоната цинка и токоприемник из медной фольги. Во время зарядки цинковый металл покрывается медной фольгой, а во время разрядки металл снимается, высвобождая электроны, которые питают батарею.
Чтобы предотвратить образование дендритов, специалисты покрыли медный токоприемник слоем углеродных нанодисков. Этот слой способствовал равномерному цинкованию, тем самым предотвращая образование дендритов, а также повышал эффективность цинкования и зачистки.
В своей статье Чжу Цуй и Алшариф сообщают, что батарея показала высокую эффективность, плотность энергии и стабильность, сохранив 62,8% своей емкости после 80 циклов зарядки и разрядки. Таким образом, они считают, что их конструкция без анода обеспечивает новые направления для использования водных цинковых батарей в системах хранения энергии.
