Nie bez powodu obecnie rozwija się akumulatory cynkowo-jonowe, ale problem ich wytrzymałości nadal skutecznie zatrzymuje ich wprowadzenie na rynek
Powszechny problem, jaki dręczy akumulatory cynkowo-jonowe, sprowadza się do ich szybkiej degradacji podczas użytkowania, czyli coraz to kolejnych cyklów pracy (ładowania i rozładowywania). Jednak naukowcy ciągle pracują nad nimi, ponieważ jest to jedna z alternatyw dla akumulatorów litowo-jonowych, która nie tylko będzie tańsza w produkcji, ale też bezpieczniejsza dla otoczenia i środowiska, a na dodatek niezależna względem ograniczonych na Ziemi zasobów.
Czytaj też: Ulepszono wydajność przewodów energetycznych nową izolacją
Problemy, w tym niska stabilność cyklu i szybkie samorozładowanie, uniemożliwiły praktyczne zastosowanie wodnych akumulatorów cynkowo-jonowych. Obie te kwestie są związane z projektowaniem elektrolitów i materiałów elektrodowych.– mówi Yunpei Zhu, naukowiec z zespołu przewodzonego przez Husama Alshareefa, który kierował pracami.
Niedawno jednak zespół z King Abdullah University of Science and Technology (KAUST) opracował rozwiązanie największej bolączki tej akumulatorowej chemii. W swoich dążeniach poprawił nie tylko to, jak akumulatory cynkowo-jonowe sprawdzają się pod kątem stabilności w kolejnych cyklach, ale też ich ogólną wydajność. Wszystko to za sprawą gruntownych zmian, bo zupełnie nowej kombinacji elektrolitu i elektrod.
Czytaj też: Grafen zapewnił 10-krotny wzrost pojemności akumulatorów sodowo-jonowych
W przypadku elektrolitu naukowcy postawili na elektrolit wodny o bardzo wysokim stężeniu soli chemicznych (tutaj wystąpiły sole cynku). Sól jest w tym równaniu kluczowa, bo im więcej jej jonów, które wiążą otaczające cząsteczki wody posiada roztwór, tym mniej wolnych cząsteczek wody może uszkodzić elektrody. Mowa dokładnie o wysoce stężonym elektrolicie z nadchloranem cynku i nadchloranem sodu.
Czytaj też: Akumulator alkaliczno-chlorowy rozkłada na łopatki litowo-jonowe odpowiedniki
W parze z nim te akumulatory cynkowo-jonowe nowej generacji doczekały się nowych katod na bazie nanowłókien, które w praktyce zwiększają dyfuzję jonów. To z kolei “zapewnia szybsze ładowanie i rozładowywanie tych wodnych akumulatorów jonowo-cynkowych”, jak wspomina jeden z badaczy. Ponoć w testach wytrzymywały one ponad 2000 cykli ładowania z jedynie marginalnym spadkiem pojemności, ale są na tyle ciężkie i duże, że zamiast do telefonów czy samochodów, trafią do wielkich magazynów energii.