Международная группа исследователей продемонстрировала цинковую батарею на водной основе с отличными характеристиками по емкости, скорости, удельной энергии и выходному напряжению. Гибридное устройство суперконденсатор-аккумулятор продемонстрировало беспрецедентную стабильность при циклировании: сохранение емкости на 99,2 % после 17 000 циклов при 100 %-й глубине разряда.
По мере роста спроса на аккумуляторные системы хранения энергии растет и осознание того, что не все может зависеть от одной химии. Опасения по поводу стоимости и доступности сырья, а также воздействия на окружающую среду и безопасности повсеместно распространенных литий-ионных аккумуляторов открывают возможности для продвижения к коммерциализации альтернативных химикатов.
Водные перезаряжаемые батареи на основе цинка рассматривались как многообещающая альтернатива из-за их низкой стоимости, безопасности, экологичности и внутренней негорючести. Однако их широкое распространение сдерживается их низкой кулоновской эффективностью и печально известным ростом дендритов на анодах на основе цинка, а также быстрым снижением емкости катодов.
Международная группа исследователей во главе с учеными из Университета Тарбиат Модарес (TMU) в Иране сообщила о высокоэффективной перезаряжаемой цинковой батарее со сверхдолгим сроком службы. Их устройство представляет собой смешанный ZnCO3 и MnCO3, привитый к отрицательному электроду из графенового аэрогеля (ZMG), и положительному электроду из нанотрубчатого сульфидированного двойного гидроксида Ni-Co-Fe (LDHS).
Благодаря улучшенной проводимости и повышенной электроактивности разработанных электродных активных материалов гибридное устройство суперконденсатор-батарея на основе щелочных ZMG||LDHS продемонстрировало превосходные характеристики по целому ряду критериев.
Он обладал отличной емкостью (356 мА ч/г катод при 12 А/г) и производительностью (108 мА ч/г катод при 300 А/г), чрезвычайно высокой удельной энергией (568 Вт·ч/кг катод), и удельная мощность (429 кВт·кг–1 катод), а также высокое выходное напряжение (1,8 В).
Кроме того, устройство продемонстрировало так называемую «беспрецедентную циклическую стабильность» с сохранением емкости на уровне 99,2% после 17 000 циклов при 100% глубине разряда благодаря электрохимическому импульсному регенеративному механизму.
