В Мексике разработали безопасную цинк-воздушную батарею, которая не боится повреждений и воды
Мексиканские исследователи разработали революционную цинк-воздушную батарею, которая продолжает работать даже после прокола, воздействия открытого огня или полного погружения в воду. Ученые из Центра исследований передовых материалов (CIMAV) в Мексике, создавшие прототип, утверждают, что в аналогичных условиях традиционные литий-ионные аккумуляторы, используемые в смартфонах и электромобилях, с большой вероятностью воспламенились бы. Руководитель проекта, доктор наук Ноэ Архона, заявил, что данная технология демонстрирует путь к созданию более безопасных и экологичных систем хранения энергии, поскольку исключает использование легковоспламеняющихся материалов, характерных для литий-ионных элементов.
В отличие от литий-ионных аккумуляторов, которые зависят от дорогостоящих и токсичных лития и кобальта, добыча которых наносит вред окружающей среде, новая батарея использует кислород из воздуха для генерации энергии. Внутри элемента углеродная пластина с распределенными атомами никеля заменяет объемные металлические электроды, что значительно сокращает количество необходимого сырья при сохранении высокой производительности. Для анализа прототипа на молекулярном уровне исследователи использовали синхротрон Canadian Light Source в Университете Саскачевана. Мощные рентгеновские лучи подтвердили равномерное распределение атомов никеля по углеродной поверхности. Эта структура в сочетании с гелевым электролитом и цинком устранила риски возгорания, присущие батареям с большим содержанием металла и легковоспламеняющихся электролитов.
Для проверки устойчивости элемента ученые провели серию жестких испытаний: проткнули его гвоздем, подожгли и погрузили в воду. После каждого теста прототип оставался полностью функциональным, демонстрируя беспрецедентный уровень прочности и безопасности. Кроме того, конструкция батареи сохраняла стабильность и эффективность при экстремальных температурах, не показывая значительной потери производительности ни в сильную жару, ни в мороз. Как отметил Архона, такая технология может решить проблему зарядки аккумуляторов электромобилей в условиях очень холодного климата.
Ученые надеются, что устойчивость их разработки сделает цинк-воздушные батареи идеальными для электромобилей, аэрокосмических систем и удаленных датчиков, работающих в сложных условиях. Использование доступных металлов, таких как никель, вместо лития или кобальта, может дополнительно снизить стоимость. Команда также изучает возможности внедрения биоразлагаемых компонентов, которые после окончания срока службы батареи могли бы обогащать почву и поддерживать рост растений. При этом Архона подчеркнул, что, несмотря на оптимизм, необходимы дальнейшие исследования, прежде чем эта разработка сможет заменить существующие аккумуляторы.
Исследование было в журнале ACS Applied Materials & Interfaces.