Новый прорыв учёных из лаборатории военно-морских исследований (NRL) США позволит получить безопасные перезаряжаемые никель-цинковые батареи с производительностью, сопоставимой с ёмкостью литий-ионных аккумуляторов, но без всякой опасности воспламенения.
Цинк обычно используется в одноразовых батарейках, но он не очень подходил для перезаряжаемых элементов, поскольку с течением времени в материале анода могут образовывать проводящие дендриты, что и приводит к короткому замыканию. Метод NRL, который подробно описан в новой статье, опубликованной в журнале Science , использует специально разработанную 3D-губку из цинка в качестве анода для более равномерного распределения токов, что, в первую очередь, предотвращает формирование дендритов.
В дополнении к увеличению срока службы отдельных батарей, исследователи обнаружили, что их новые Ni-Zn 3D-аккумуляторы были конкурентоспособными с литий-ионными батареями в течение более 100 циклов перезарядки. Батареи также конкурировали с литиевыми батареями при работе в так называемом «коротком цикле», выдержав более чем 50 тысяч циклов «заряд-разряд», что интересно при конструировании гибридных автомобильных приложений. Поскольку никель-цинковые аккумуляторы к тому же имеют более низкий вес, чем литий-ионные аккумуляторы соизмеримой мощности, такие Ni-Zn 3D-аккумуляторы способны значительно увеличить пробег гибридных или электрических транспортных средств.
Учёные из NRL говорят, что их исследование завершено, и технология 3D-губок из цинка готова к внедрению в пределах всего семейства щелочных аккумуляторов на основе цинка, применяемых как в военных, так и в гражданских целях. Компании EnZinc, которая сотрудничала с NRL, оценивает время выхода на рынок первых батарей на основе новой технологии — конец 2019 года.
«Теперь мы в состоянии предложить энергетически соответствующую альтернативу для замены литий-ионных аккумуляторам, применить их в портативных и носимых устройствах, а также пилотируемых и беспилотных электрических транспортных средствах. Причем при снижении угрозы безопасности», — сказал руководитель проекта NRL Джеффри Лонг.