Batérie, ktoré nevyžadujú horľavé organické elektrolyty a sú zároveň lacné aj ekologicky prijateľné, sa stávajú reálnou alternatívou k lítiovo-iónovým akumulátorom. Najnovší výskum z Univerzity v Adelaide ukazuje, že zinok-jódové články by mohli dostať nový impulz vďaka prelomovej technológii suchých elektród, píše Interesting Engineering.

Ďaleko prekonávajú dnešnú techniku

Výskumný tím vedený profesorom Shizhangom Qiaom sa zameral na elimináciu slabých stránok týchto batérií, predovšetkým na nestabilitu zinkovej anódy a obmedzenú kapacitu katód. Inovatívny prístup spočíval v použití suchých práškových zmesí, ktoré sa zlisovali do hustých, samonosných elektród.

Takýto spôsob prípravy umožnil dosiahnuť extrémne vysoké množstvo aktívneho materiálu – až 100 miligramov na štvorcový centimeter – čo je niekoľkonásobne viac než pri konvenčných technológiách.

Okrem samotnej elektródy zohráva kľúčovú úlohu aj ochranný mechanizmus proti degradácii zinkového povrchu. Ten vedci vyriešili pridaním 1,3,5-trioxánu do vodného elektrolytu, čo vedie k tvorbe pružného ochranného filmu na anóde počas cyklovania. Táto tenká vrstva efektívne zabraňuje rastu dendritov, ktoré sú častým dôvodom zlyhania vodných batérií.

Experimentálne články, či už vo forme mincových alebo väčších „pouch“ batérií, vykazovali veľmi stabilnú prevádzku aj po stovkách cyklov. Pri vysokom zaťažení si zachovali väčšinu kapacity a preukázali nízke samovybíjanie, čo z nich robí atraktívnu možnosť pre stacionárne energetické úložiská.

BYD

Zaostávajú s energetickou hustotou

Veľkou výhodou suchých elektród je aj to, že výrazne znižujú difúziu jódu do elektrolytu, čím minimalizujú tzv. shuttle efekt, ktorý vedie k strate kapacity.

Hustota energie nových batérií síce zatiaľ nedosahuje úroveň najnovších lítiovo-iónových článkov, no výskumníci predpokladajú, že optimalizáciou pomocných materiálov a elektrolytu je možné dosiahnuť až 90 Wh/kg. To by už úplne stačilo pre potreby sieťovej stabilizácie alebo záložných zdrojov v obnoviteľných systémoch.

Tím plánuje nasadiť túto technológiu do výrobných liniek využívajúcich „roll-to-roll“ spracovanie, čo otvára dvere k jej masovému nasadeniu. V budúcnosti chcú vedci vyskúšať rovnaký koncept aj pre batérie s brómovou chémiou.

Zinok-jódové batérie tak môžu už čoskoro ponúknuť bezpečné, lacné a ekologické riešenie pre uskladňovanie elektriny vo veľkom meradle – práve tam, kde dnešné batérie zlyhávajú.

Čítajte viac z kategórie: Elektromobilita