Соперник для литий-ионных аккумуляторов

Работа группы исследователей из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (PNNL) - это новая проточная ячейка, которая накапливает почти вдвое больше энергии, чем ячейки того же размера в современных литий-ионных батареях. Если устройство поступает в серийное производство, его можно использовать на зарядных станциях для электромобилей и для хранения энергии из возобновляемых источников.

Аккумулятор потока создается двумя заряженными противообрастающими жидкостями (электролитами), которые преобразуют химическую энергию в электрическую, обменивая ионы между мембранами, разделяющими их. Электролиты хранятся в двух внешних резервуарах, что позволяет легко масштабировать систему, обеспечивает очень быструю зарядку (электролиты могут быть просто заменены) и устойчиво к экстремальным температурам. Эти свойства вдохновляют производителей современных электромобилей, но прежде чем аккумуляторные батареи поступят в производство, их производительность должна быть увеличена. В настоящее время известные аккумуляторы накапливают только 1/3 энергии, которые в том же объеме содержат литий-ионные аккумуляторы.

По этой причине проточные батареи в основном применяются в тех случаях, когда занимаемое ими пространство не играет существенной роли, например, в качестве накопителя энергии из ВИЭ. Тем не менее, батареи с высокой удельной энергией могут оказаться очень полезными даже в таких ситуациях, повышая надежность электросети в стесненных городских условиях и даже становясь конкурентом литий-ионных батарей, предназначенных для домашнего использования, анонсированных Tesla.

Исследователи из PNNL во главе с Вей Вангом разработали высокопроизводительный прототип цинк-полиадмиевой батареи с плотностью энергии 167 Вт / л. Интересно, что благодаря оптимизации он может увеличиться до 322 Вт / л. Это значительный шаг вперед по сравнению с детонированной цинково-бромной батареей с плотностью 70 Вт / л. Таким образом, спустя 40 лет после изобретения проточная батарея впервые начала прямую борьбу со своим давним конкурентом - литий-ионной батареей, которая в настоящее время достигает плотности до 233 Вт / л.

В дополнение к тому факту, что батарея способна хранить больше энергии в меньшем пространстве, она более безопасна, чем другие проточные конструкции, благодаря избавлению от кислотных электролитов, высокой степени невоспламеняемости и возможности использования в широком диапазоне температур. Это позволяет исключить необходимость внешнего охлаждения батареи.

Прежде чем аккумулятор попадет в массовое производство, ученым предстоит решить проблему образования осадков цинка на отрицательном электроде аккумулятора. Проникая через мембрану, они значительно снижают ее производительность. Вей и команда хотят решить эту проблему, добавив алкоголь в электролит. В настоящее время основное внимание уделяется дальнейшим попыткам масштабирования технологий.

Работа ученых была подробно описана в журнале Nature Communications.

(Rr)