Беспроводные биполярные электроды повышают мощность цинково-воздушной батареи на 80%

Исследователи из Испании и Аргентины разработали архитектуру цинково-воздушной батареи, которая увеличивает выходную мощность до 80% за счет снижения внутреннего сопротивления без изменения химического состава ядра устройства.

Исследователи из Института материаловедения Барселоны (ICMAB-CSIC), работающие с Каталонским институтом нанонауки и нанотехнологий (ICN2) и Национальным университетом Ла-Платы в Аргентине, разработали архитектуру цинково-воздушной батареи, которая увеличивает выходную мощность до 80% без изменения химического состава ее сердцевины.

Работа “Обеспечение высокой мощности в бесконтактных Zn-воздушных батареях: смена парадигмы с помощью беспроводной биполярной электрохимии” была опубликована в августе в Energy Storage Materials. Это бросает вызов традиционному подходу, заключающемуся в том, чтобы избегать попадания токопроводящих материалов в электролит для предотвращения коротких замыканий. В новой архитектуре проводящие элементы остаются отключенными от внешней цепи, в то время как их поляризация под действием электрического поля снижает внутреннее сопротивление, а не вызывает короткое замыкание.

Архитектура включает в себя небольшие проводящие элементы внутри батареи, которые не подключены проводами ни к основным электродам, ни к внешней цепи. Эти элементы действуют как беспроводные биполярные электроды и изменяют распределение заряда внутри устройства.

Этот принцип основан на электрическом поле, которое возникает между двумя электродами во время работы аккумулятора. Когда электрически изолированный проводящий элемент вводится в электролит, поле поляризует его, в результате чего один конец становится положительно заряженным, а другой - отрицательно. Таким образом, элемент создает дополнительные пути для переноса заряда без установления прямого электрического соединения между электродами.

Этот эффект особенно актуален для цинково-воздушных аккумуляторов, в которых электрохимическая реакция с участием кислорода ограничивает скорость работы. Цинк обладает благоприятной реакцией окисления, и в системе используется химический состав на водной основе, в то время как кислородная реакция протекает медленнее и может ограничить мощность, которую может выдавать устройство.

Беспроводные биполярные электроды облегчают перенос заряда через электролит и снижают потери, связанные с внутренним сопротивлением. Согласно исследованию, модификация может увеличить выходную мощность до 80%.

Система не требует внесения изменений в основные электрохимические материалы аккумулятора, вместо этого она модифицирует его внутреннюю архитектуру. Это может устранить ключевое ограничение воздушно-цинковых аккумуляторов за счет дополнительного физического механизма, действующего наряду с активным химическим процессом.

Авторы предполагают, что эту концепцию можно применить и к другим технологиям хранения энергии.

Аккумулятор FIAMM 12 FGL 80 https://invertory.ru/product/fiamm-12-fgl-80/