Китайские учёные создали цинковый аккумулятор, который проработал 5128 часов

Учёные из Университета Фудань и Китайской академии наук показали проточный цинковый аккумулятор, который в лаборатории без остановки проработал 5128 часов. Ставка тут не на смартфоны и не на электромобили. Разработку сразу нацелили на крупные системы хранения энергии для солнечных и ветровых станций, где счёт идёт на ресурс и цену хранения.

Китай здесь не один, но именно цинковые системы сейчас выглядят особенно интересными для сетевых накопителей. Литий-ионные батареи по-прежнему держат рынок портативной электроники и всё заметнее заходят в стационарные хранилища, а проточные аккумуляторы работают по другому принципу: мощность и запас энергии у них разделены. Хотите больше ёмкости — увеличиваете объём резервуара, а не только размеры ячеек. Для коммунальной энергетики это удобная схема, особенно когда нужно принять ночной избыток генерации и отдать его днём.

У цинковых батарей есть старая проблема. При многократной работе цинк осаждается неровно, частицы слипаются, и поверхность электрода постепенно портится. Авторы работы попробовали обойти этот барьер иначе: использовали суспензию наночастиц цинка в проводящей жидкости и полый углеродный каркас, который помогает удерживать материал в рабочем состоянии.

Как устроен проточный цинковый аккумулятор

Здесь вместо привычного твёрдого электрода работает текучая смесь, которая циркулирует между внешним резервуаром и электрохимической ячейкой. Во время зарядки и разрядки цинк обратимо переходит между металлической и ионной формами, а специальный электролит удерживает реакцию в стабильных рамках.

• Время непрерывной работы в тесте: 5128 часов.
• Кулоновская эффективность: 99,94%.
• Версия цинк—диоксид марганца сохранила 81,1% ёмкости после 5500 циклов.
• Запас энергии можно увеличивать за счёт объёма суспензии в резервуарах.

Для энергосетей это как раз тот случай, когда батарея должна не просто выдавать мощный импульс, а выдерживать тысячи циклов без заметной просадки. У литий-ионных накопителей есть сильная сторона — высокая энергоёмкость и отлаженная промышленная база, но для долгого хранения в энергосистемах им всё чаще ищут замену, в том числе из-за стоимости, ресурса и вопросов безопасности. На этом фоне цинковые проточные решения выглядят прямым конкурентом ванадиевым редокс-батареям, которые давно считаются одним из самых зрелых вариантов для стационарного хранения.

Исследование вышло в Nature Energy. Дальше у команды обычная для таких работ задача: довести состав суспензии и сборку оборудования до уровня, который уже можно переносить из лаборатории в реальные установки. Если показатели сохранятся вне стен лаборатории, у солнечных и ветровых станций появится ещё один вариант для долгой, незаметной работы без громких обещаний.