Nová nízkonákladová baterie nabízí silné napětí a trvalou energetickou kapacitu

e cigareta test na tvrdý zkrat aku 18650 (Červen 2019).

Anonim

Baterie na bázi zinku, která přináší vysoké napětí a značnou energetickou kapacitu, by mohla být nastavena tak, aby konkurovala konvenčním lithium-iontovým bateriím, objevili výzkumní pracovníci společnosti A * STAR.

Rozmnožování elektrických vozidel a obnovitelných zdrojů energie vyvolává poptávku po akumulátorových bateriích, které bezpečně, efektivně a nenákladně uskladňují a dodávají velké množství energie. Baterie na bázi zinku nabízejí některé klíčové výhody oproti lithium-iontům, včetně nízkých nákladů a nehořlavosti. Kilo za kilo, zinkovzdušné baterie mohou potenciálně ukládat pětkrát více energie než lithium-ion, zatímco zink-niklové baterie produkují poměrně vysoké napětí (potenciálně užitečné, protože pro napájení zařízení bude zapotřebí méně baterií). Avšak zinkové baterie také ztratily svou kapacitu skladování energie po pouhých několika stovkách dobíjacích cyklů a žádná zinková baterie zatím nekombinovala jak slušné napětí vyšší než 1, 5 V, tak vysokou kapacitu pro ukládání energie.

Yun Zong a Zhaolin Liu z A * STAR Institute of Materials Research a Engineering a kolegové vyvinuli hybridní zinkovou baterii, která kombinuje nejlepší zinkovzdušné a zink-niklové technologie a dokončila přes 5000 nabíjecích cyklů bez ztráty výkonu. Baterie má zinkovou anodu, zatímco její katoda je založena na niklové pěně pokryté povlakem z uhlíku pokrytým niklovými vlákny z niklu z kobaltu. Kapalný elektrolyt mezi elektrodami obsahuje hydroxidové anionty rozpuštěné ve vodě.

Hlavním důvodem vynikajícího výkonu baterie je, že katoda pracuje během nabíjení a vybíjení dvěma různými způsoby. Při nabíjení baterie reagují hydroxidové ionty z elektrolytu s katodou oxidy kovů za vzniku oxyhydroxidových sloučenin uvolňujících elektrony. Ale kovy v katodě také působí jako katalyzátor, který kombinuje hydroxidové anionty k výrobě kyslíku, vody a dalších elektronů. Tyto elektrony proudí kolem obvodu k anodě, kde se v elektrolytu spojují zinkovými ionty, čímž vzniká kovový zinek. Během vypouštění jsou tyto elektrochemické procesy obráceny.

Akumulátor má stabilní dvoustupňové napětí mezi 1, 75 a 1, 0 V a udržuje jeho výkonnost po dobu tří měsíců nepřetržitého testování, což výrazně překonává předchozí zinkové baterie. Zong odhaduje, že baterie mohou uložit asi 270 Wattů na kilogram, s možností zlepšení. "To je již na paritě s lithium-iontovými bateriemi dostupnými na trhu, " říká.

Dva chemické procesy na katodě vytvářejí různá napětí, což může být výhodou pro aplikace, které zpočátku vyžadují vyšší napětí, jako jsou například bezpilotní letecké vozy, které potřebují zvýšit energii, aby se dostaly do ovzduší a pak nižší napětí, aby udržely svůj let. Tým nyní doufá, že zlepší životnost baterie, možná použitím porézní anody zinku a zvýší kapacitu zink-niklové části baterie.

menu
menu