Корейцы сделали научный прорыв, придумав новый вид аккумуляторов

Корейские ученые смогли создать аккумулятор, в котором в качестве электролита используется вода. Благодаря использованию полимеров им удалось продлить срок жизни и улучшить безопасность новой батареи.

Легкие литий-ионные аккумуляторы большой емкости широко используются в мобильных телефонах, ноутбуках и других бытовых приборах. Но органические электролиты в обычных литий-ионных батареях легко воспламеняются, что приводит к пожарам и взрывам, порой даже со смертельным исходом. Из-за распространенности таких аккумуляторов, эти случаи могут нанести прямой ущерб пользователям, а значит, есть необходимость в более безопасной аккумуляторной системе.

Профессор Суджин Пак, постдокторант Гюджин Сон и докторант Сангёп Ли из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) вместе разработали стабильную водную цинк-ионную батарею, в которой в качестве электролита используется вода. Они использовали защитный полимерный слой для предотвращения коррозии электродов и повышения стабильности цинкового анода, тем самым улучшив электрохимическую стабильность водной цинк-ионной батареи.

Электролит на основе органических растворителей, который служит средой для движения ионов внутри типичной аккумуляторной системы, по своей природе легко воспламеняется, что создает риск взрыва или возгорания. Для решения этой проблемы в качестве многообещающей замены разрабатываются батареи с водным электролитом но из-за химических свойств цинка и его реакции с электролитом раньше использование цинк-ионных батарей было нецелесообразным.

Исследовательская группа POSTECH разработала цинковый анод, покрытый многофункциональным защитным слоем с использованием блок-сополимера. Этот новый слой эластичен и способен растягиваться, выдерживая увеличение объема во время зарядки и разрядки аккумулятора.

Было обнаружено, что полимерный защитный слой нивелирует недостатки цинка, способствуя длительному сроку службы анода. Тонкая пленка также улучшает стабильность электрода, подавляя ненужные химические/электрохимические реакции на его поверхности.

Кроме того, исследователи выявили движение ионов цинка в слое покрытия с помощью анализа времяпролетной масс-спектрометрии вторичных ионов (TOF-SIMS). Визуализация, которая не была успешной в предыдущих исследованиях, открывает дорогу для дальнейших исследований свойств поверхности анодов батарей.

Исследование было опубликовано в журнале Cell Reports Physical Science.