Революционная батарея на цинке и йоде: зарядка за 3 минуты и 60 тыс. циклов

Исследователи Университета Флиндерса в Австралии создали новую водную батарею на цинке и йоде, потенциально способную заменить литий-ионные аккумуляторы в электронных устройствах. Технология направлена на повышение безопасности и срока службы источников питания.

Полимер на основе циклодекстрина

Ключевым элементом новой батареи стал органический полимер, полученный из циклодекстрина — соединения, связанного с углеводами и производимого из крахмала. Полимер выполняет функцию удержания йодсодержащих соединений и подавления их миграции, что ранее негативно влияло на производительность и стабильность цинк-йодных аккумуляторов.

Результаты испытаний

В ходе лабораторных тестов батарея продемонстрировала более 8 тысяч циклов зарядки-разрядки при сохранении ёмкости на уровне около 205 мА·ч/г и времени полной зарядки порядка семи минут.

В другом режиме эксплуатации устройство достигло свыше 60 тысяч циклов при ёмкости 150 мА·ч/г и сокращённом времени зарядки до трёх минут.

Для сравнения: некоторые современные аккумуляторы в складных смартфонах рассчитаны примерно на 1200 циклов. Теоретически 60 тысяч циклов превышают расчётный срок службы самого смартфона даже при ежедневной зарядке.

Безопасность и ограничения

Цинк-йодные батареи являются водными и не подвержены лёгкому возгоранию, в отличие от литий-ионных аналогов. Это делает их перспективными для масштабных систем хранения энергии.

Однако учёные отмечают, что существующие образцы обладают меньшей объёмной плотностью энергии по сравнению с литий-ионными батареями. Для достижения той же ёмкости им требуется больший объём — критическое ограничение для компактных мобильных устройств.

Дополнительно, рабочее напряжение цинк-йодных элементов составляет около 1,3–1,4 В, тогда как у литий-ионных — порядка 3,7 В.

Первые сферы применения

Из-за указанных технических характеристик первоначальное применение технологии будет сосредоточено не в смартфонах, а в крупномасштабных системах хранения энергии: электростанциях и бытовых солнечных энергосистемах.

Тем не менее, полученные результаты представляют собой значимый шаг в разработке новых электрохимических систем. Если в будущем удастся повысить объёмную плотность энергии и уменьшить габариты элементов, концепция смартфона с трёхминутной зарядкой и многолетним сроком службы аккумулятора может стать реальностью.