Инновационные батареи втрое превосходят литий-ионные

Структура воздушно-цинковых батарей

🕛 03.11.2009, 12:30

Вскоре на рынке появится новый тип перезаряжаемых воздушно-цинковых батарей, которые смогут заменить литий-ионные в мобильных телефонах, ноутбуках и других устройствах. Инновационные аккумуляторы имеют втрое большую ёмкость и вдвое дешевле. Швейцарская компания ReVolt планирует выпустить батареи в следующем году, первоначально для слуховых аппаратов, а позже и для телефонов. Сегмент электромобилей также не забыт. Технология разработана крупнейшей независимой исследовательской организацией в скандинавском регионе SINTEF Group из Трондейма, Норвегия.

Воздушно-цинковые батареи нуждаются в кислороде для генерирования электричества. Они безопаснее, чем литий-ионные, потому как не содержат летучих соединений и не склонны к возгоранию. Однозарядные элементы питания на основе данной технологии уже некоторое время доступны на рынке, но перезаряжаемая версия более сложна в разработке. Конструкция аккумуляторов включает "воздушный" электрод, электролит и цинковый электрод, которые заключены в корпус, пропускающий воздух. Во время расходования заряда первый электрод с помощью катализаторов производит ионы гидроксильной группы в растворе электролита. Эти частицы окисляют цинковый электрод, вследствие чего высвобождаются электроны. Во время подзарядки процесс проходит в обратном направлении с появлением кислорода на воздушном электроде.

В предыдущих перезаряжаемых батареях данного типа, о перспективах которых заговорили ещё в 1980-х годах, электролит становился дезактивированным и реакции окисления сначала замедлялись, а затем вовсе прекращались после нескольких рабочих циклов. Неработоспособность также вызывалась испарением основанного на воде электролита или его поглощением порами, а если цинк во время перезарядки осаждался неравномерно, это могло привести к короткому замыканию. В новой разработке используются загустители и связующие агенты, контролирующие форму цинкового электрода и влажность внутри аккумулятора. Протестированные новые катализаторы увеличили выход кислорода в ходе циклов перезарядки. Прототипы инновационных элементов питания выдержали более 100 циклов. Главный исполнительный директор ReVolt Джеймс МакДугалл (James McDougall) подчёркивает, что компания нацелена на увеличение показателя до 300-500 перезарядок, что сделает батареи пригодными для мобильных телефонов и электромотоциклов.

Как уже отмечалось, в планы компании входит создание воздушно-цинковых аккумуляторов для электромобилей. Этот вариант схож с топливными ячейками с раствором цинка, формирующим электрод, и серией трубок для воздушного электрода. Энергия вырабатывается прокачиванием жидкости через трубки, где она окисляется и высвобождает электроны. Оксид цинка хранится в отдельном отсеке и возвращается обратно при перезарядке. Во время этого процесса выделяется кислород, и цинк обретает первоначальную форму. Поскольку объём раствора может быть больше воздушного электрода, плотность энергии возрастает, а следовательно генерируется больше электричества. МакДугалл ожидает в случае этих батарей до 10000 циклов. Путём замены потерявших свои свойства элементов источники питания можно восстанавливать.