Новая «водяная батарея» безопаснее и дешевле литий-ионных аккумуляторов.

RMIT возглавил команду исследователей и отраслевых партнеров по всему миру для разработки новой перерабатываемой «водяной батареи», которая, как ожидается, будет значительно безопаснее, чем литий-ионные батареи.

 

Литий-ионные накопители энергии доминируют на рынке благодаря своей отработанной технологии, но их пригодность для крупномасштабного сетевого хранения энергии ограничена из-за проблем с безопасностью, связанных с внутренними энергозависимыми материалами.

 

Ведущий исследователь Ма Тяньи, профессор Школы наук Университета RMIT, заявил, что их аккумулятор находится в авангарде развивающейся области устройств хранения энергии воды, а его достижения значительно улучшают производительность и долговечность технологии.< р>

 

Профессор Ма сказал: «То, что мы спроектировали и изготовили, называется водной металл-ионной батареей — или мы можем назвать это водяной батареей».

 

Команда использовала воду вместо органического электролита, который позволяет электричеству течь между положительным и отрицательным электродами. Это означает, что их батарея не загорится и не взорвется, как литий-ионные батареи.

 

«Современные технологии хранения энергии решают проблемы утилизации по окончании срока службы, с которыми сталкиваются потребители, промышленность и правительства во всем мире: наши батареи безопасно разбираются, а материалы используются повторно или перерабатываются».

 

"Простота процесса производства водяных батарей делает возможным массовое производство."

 

«Мы используем такие материалы, как магний и цинк, которые широко распространены в природе, дешевы и менее токсичны, чем альтернативы другим типам батарей, что помогает снизить производственные затраты и снизить риски для здоровья человека и окружающей среды». >

 

Накопление энергии и потенциал жизненного цикла

 

Команда создала серию небольших пробных батарей для многочисленных рецензируемых исследований, направленных на решение различных технических задач, включая повышение емкости аккумулирования энергии и увеличение срока службы.

 

В своем последнем исследовании, опубликованном в журнале Advanced Materials, им удалось преодолеть серьезную проблему — рост разрушительных дендритов, острых металлических структур, которые могут вызвать короткое замыкание и другие серьезные неисправности.

 

Команда покрыла затронутые компоненты батареи металлом под названием висмут и его оксидом (также известным как ржавчина) в качестве защитного слоя от образования дендритов.

 

"Наши аккумуляторы теперь служат дольше и сравнимы с имеющимися на рынке литий-ионными аккумуляторами, что делает их идеальными для высокоскоростного и интенсивного использования в реальных условиях".

 

"Обладая впечатляющей емкостью и увеличенным сроком службы, мы не только обладаем передовой аккумуляторной технологией, но и успешно объединили нашу конструкцию с солнечными панелями, чтобы продемонстрировать эффективное и стабильное хранение возобновляемой энергии".

 

Водяная батарея команды сокращает разрыв с литий-ионной технологией с точки зрения плотности энергии, с целью использования как можно меньше места на единицу мощности.

 

"Недавно мы создали магниево-ионную водную батарею с плотностью энергии 75 ватт-часов на килограмм (Втч/кг), что эквивалентно 30 % энергии новейшего автомобильного аккумулятора Tesla".

 

Исследование было опубликовано в журнале Small Structures.

 

«Следующим шагом является увеличение плотности энергии водяных батарей за счет разработки новых наноматериалов в качестве электродных материалов».

 

Профессор Ма сказал, что магний, вероятно, станет предпочтительным материалом для будущих водяных батарей.

 

«Водяные магниево-ионные батареи могут заменить свинцово-кислотные батареи в краткосрочной перспективе (скажем, от одного до трех лет) и литий-ионные батареи в долгосрочной перспективе (от пяти до 10 лет).» >

 

«Магний легче и имеет большую потенциальную плотность энергии, чем альтернативные металлы, такие как цинк и никель, что позволит батареям быстрее заряжаться и лучше поддерживать энергоемкие устройства и приложения».

 

Потенциальные применения

 

Профессор Ма сказал, что разработанная командой батарея хорошо подходит для крупномасштабных применений, что делает ее идеальной для хранения в сети и интеграции возобновляемых источников энергии, особенно с точки зрения безопасности.

 

"По мере развития наших технологий другие типы небольших приложений для хранения энергии, такие как питание домов и развлекательных устройств, могут стать реальностью".

 

В рамках проекта связи ARC команда профессора Ма работает с отраслевым партнером GrapheneX, сиднейской технологической инновационной компанией, над постоянной разработкой водяной батареи.

 

"Мы также тесно сотрудничаем с исследователями и экспертами из ведущих университетов и исследовательских институтов Австралии, США, Великобритании, Японии, Сингапура, Китая и других стран".

 

"Такое сотрудничество облегчает обмен знаниями и доступ к новейшим средствам. Благодаря опыту этой глобальной команды в различных областях мы можем подходить к сложным проблемам, возникающим с разных точек зрения".