1335 подписчиков
Учёные не оставляют попыток улучшить цинковые аккумуляторы
Водные цинк-ионные аккумуляторы с металлическими цинковыми анодами имеют некоторые проблемы, связанные с дендритами и побочными реакциями. Это помимо того факта, что их считают уже морально устаревшими. Однако проблемы современных литиевых аккумуляторов, которые токсичны, да и полыхнуть могут внезапно, заставляют стряхивать пыль со старых технологий.
Так вот, китайские учёные из Южного университета науки и технологии в городе Шэньчжэнь разработали две новые трехмерные графеновые матрицы с иерархической структурой, которые могут решить проблемы с дендритами и побочными реакциями. Эти матрицы состоят из кластеров графеновых нановолокон, легированных азотом, которые закреплены на вертикальных графеновых массивах из модифицированного многоканального углерода.
Ох уж этот графен...
Одна из матриц имеет углеродные каналы радиального направления, которые обладают большой площадью поверхности и пористостью. Это позволяет эффективно снизить локальную плотность тока на поверхности, регулировать градиент концентрации ионов цинка (Zn2+) и равномерно распределить электрическое поле для контроля осаждения цинка (Zn).
Иными словами, китайцы изобрели интеркаляционный электрод для цинкового аккумулятора. С некоторыми оговорками, конечно. Если вы слышите это сложное слово впервые, то знайте, что именно такие электроды сделали литиевые аккумуляторы реальностью. Их суть заключается в том, что в процессе работы аккумулятора носитель заряда, а это обычно ионы металлов, осаждаются на электродах не в металлическом виде, а внедряются в структуру материала электрода, причем со скоростями, не уступающими обычному металлическому осаждению. Для лития это критичная технология, так как литий, осаждаясь в металлическом виде, если не внедряться в подробности, делает из аккумулятора настоящую бомбу.
Для цинка это не настолько критично, однако такая технология значительно улучшает старые добрые цинковые аккумуляторы.
Таким образом, технология построения 3D-иерархической структуры для цинковых анодов открывает новые возможности для использования металлического цинка в аккумуляторах с высокими скоростями и емкостями. Металлический цинк имеет много преимуществ, таких как высокая теоретическая емкость, низкий окислительно-восстановительный потенциал и экологическая безопасность, что делает его одним из наиболее перспективных материалов для энергосберегающих технологий.
2 минуты
16 июля 2023