Исследователи Университета Флиндерса создали водный цинк-йодный аккумулятор, который выдерживает более 60 000 циклов зарядки и разрядки и заряжается примерно за три минуты. В работе его рассматривают как альтернативу литий-ионным батареям для крупных систем хранения энергии.
Команда добилась этого за счет полимера на основе циклодекстрина, который получают из крахмала. Он должен удерживать полийодиды и сдерживать их перемещение внутри батареи, из-за которого характеристики таких систем обычно ухудшаются со временем.
В исследовании говорится, что аккумулятор работает при напряжении 1,3—1,4 В. При полной зарядке за семь минут он показывал емкость около 200 мА·ч/г и выдержал более 8000 циклов, а при снижении рабочей емкости до 150 мА·ч/г зарядка занимала около трех минут, а ресурс превышал 60 000 циклов.
Проблема таких аккумуляторов связана с так называемым shuttle effect. Соединения йода проходят через сепаратор между электродами, из-за чего теряется активный материал и падает стабильность работы.
Авторы работы использовали недорогой биоразлагаемый материал на основе циклодекстрина. У молекул циклодекстрина гидрофильная внешняя часть и гидрофобная внутренняя полость, поэтому они образуют микроскопические «ловушки» для полигалогенидов.
В статье отмечается, что такой подход ограничивает нежелательное перемещение частиц внутри аккумулятора. Исследование опубликовали в журнале Angewandte Chemie.
Разработчики ориентируют технологию прежде всего на стационарные системы хранения энергии. Для них важны срок службы, безопасность, стоимость материалов и способность быстро принимать и отдавать большие объемы энергии.
Цинк широко распространен и доступен, а водный электролит не горит. Команда Университета Флиндерса уже сотрудничает с промышленными партнерами, чтобы создать платформу для прототипирования этой батареи.