Профессор Петру Андрей и аспирант Ван Пэн из Инженерного колледжа Университета Флориды A&M и Университета штата Флорида разработали водный цинк-ионный аккумулятор, использующий гидрогелевый электролит и технологию электроосаждения диоксида марганца, с ресурсом свыше 900 циклов. Результаты исследования опубликованы в журнале «ACS Omega».
Водные цинк-ионные аккумуляторы используют цинк в качестве анодного материала и водный электролит вместо органического растворителя. Традиционные водные цинк-ионные аккумуляторы ограничены ростом дендритов: в процессе зарядки металлический цинк образует игольчатые отложения, которые прокалывают сепаратор и вызывают короткое замыкание. Исследовательская группа внедрила композитный гидрогель на основе поливинилового спирта и арамидных нановолокон — арамидные нановолокна, полученные из материала кевлар для бронежилетов, формируют трёхмерную пористую сеть, физически блокируя пути роста дендритов. Технология электроосаждения позволяет катоду из диоксида марганца непосредственно нарастать на поверхности токосъёмника в процессе сборки.
Производственный процесс исключает этапы смешивания суспензии и сушки. Андрей заявил: «Все процессы проходят в воде, с использованием негорючего гидрогеля для стабилизации и подавления роста дендритов. Дендриты — это микроскопические металлические структуры, которые приводят к выходу аккумулятора из строя, а добавление гидрогеля делает сборку аккумулятора более простой и безопасной». Данный водный цинк-ионный аккумулятор не требует органических растворителей, а требования к температуре и влажности производственной среды ниже, чем на традиционных линиях.
Ёмкость остаётся стабильной после 900 циклов быстрой зарядки и разрядки. Андрей отметил, что данный водный цинк-ионный аккумулятор подходит для накопления энергии в электросетях, домашних энергосистемах и крупных резервных источниках питания — «в этих приложениях аккумуляторы должны быть долговечными и очень надёжными, даже если они не самые мощные». Гибкая электроника и носимые медицинские устройства также являются потенциальными направлениями применения.
Детали публикации: Авторы: Пэн Ван и др., Название: «Квазитвердотельный цинк-ионный аккумулятор на основе золь-гель перехода и in-situ электроосаждения MnO₂», Опубликовано в: ACS Omega (2025). Информация о журнале: ACS Omega
