Исследователи из Университета Линчёпинга, Университета Карлстада и Университета Чалмерса в Швеции разработали недорогую батарею, в которой не используется литий, она сделана из цинка и лигнина - отходов бумажной промышленности.
С ростом внедрения решений в области возобновляемых источников энергии, таких как ветер и солнечная энергия, также растет спрос на решения для хранения энергии. В настоящее время они поставляются с использованием батарей, содержащих такие компоненты, как литий и кобальт.
Хотя плотность энергии этих батарей является лучшей, но добыча этих минералов сопряжена с проблемами окружающей среды. Литий-ионные аккумуляторы также нелегко перерабатывать, и поэтому они не являются экологически безопасным вариантом в долгосрочной перспективе.
Технология аккумуляторов на основе цинка широко используется на рынке, но только для неперезаряжаемых устройств. Предпочтительны решения на основе лития, поскольку они могут хранить большее количество энергии. Тем не менее, они также подвержены риску возгорания и взрыва.
Батареи на основе цинка намного безопаснее. В долгосрочной перспективе они смогут заменить литий-ионные батареи перезаряжаемыми вариантами. Поэтому исследователи из Лаборатории органической электроники Университета Линчёпинга (LiU) обратились к цинку и лигнину при разработке аккумуляторов.
Основная причина, по которой цинковые батареи не нашли широкого применения - это реакционная способность цинка с водой в электролите. Эта реакция приводит к образованию газообразного водорода и цинк в батарее становится непригодным для использования.
Шведские исследователи использовали другой электролит, называемый водно-полимерным солевым электролитом (WiPSE), и продемонстрировали, что стабильность цинка можно повысить.
«И цинк, и лигнин очень дешевы, а аккумулятор легко подлежит вторичной переработке», - сказал разработчик. «Если вы подсчитаете стоимость цикла использования, это станет чрезвычайно дешевой батареей по сравнению с литий-ионными батареями».
В отличие от других батарей на основе цинка, которые разряжаются всего за несколько часов, новая батарея может сохранять заряд в течение недели. Кроме того, аккумулятор стабилен и сохраняет 80 процентов своей производительности в течение 8000 циклов.
Батарея, разработанная командой, на данный момент мала, но технологию можно легко масштабировать до размеров автомобильного аккумулятора. С точки зрения плотности энергии батареи сравнимы со свинцово-кислотными батареями, но они не содержат токсичных компонентов, что делает их более экологически безопасными.
