Академия наук Китая и Фуданьский университет разработали проточную цинковую суспензионную батарею, способную работать 5128 часов

Репортаж от Wedoany，Китайские исследователи успешно разработали проточную цинковую суспензионную батарею, которая может непрерывно работать в течение 5128 часов, предлагая новое долговременное решение для хранения энергии в системах возобновляемой энергетики.

Исследовательская группа из Фуданьского университета и Академии наук Китая разработала эту батарею, в которой традиционные фиксированные цинковые электроды заменены проточной суспензией наночастиц цинка, взвешенных в токопроводящей жидкости. Такая конструкция позволяет преодолеть технические проблемы, долгое время преследующие цинковые проточные батареи, за счет непрерывной циркуляции активного материала. Батарея предназначена для хранения избыточной электроэнергии, вырабатываемой солнечными панелями и ветряными турбинами, и ее высвобождения при снижении выработки возобновляемой энергии.

В лабораторных испытаниях система достигла кулоновской эффективности 99,94%. Цинк-диоксидмарганцевая батарея, построенная по той же архитектуре, сохранила 81,1% первоначальной емкости после 5500 циклов зарядки-разрядки, демонстрируя превосходную долговечность. Руководитель исследовательской группы Ван Фэй (Fei Wang) в интервью СМИ заявил, что главное преимущество данной конструкции заключается в превращении цинка из статического электрода в динамический носитель энергии. Новая конструкция отказалась от твердых цинковых электродов, превратив сам цинк в текучий носитель энергии.

Батарея сочетает наночастицы цинка с полыми углеродными каркасами и электролитом с лигандным контролем. Эти компоненты помогают предотвратить агломерацию частиц цинка в процессе многократных циклов зарядки-разрядки, поддерживая стабильные электрохимические реакции. Исследовательская группа отмечает, что проточная структура позволяет разделить емкость хранения энергии и выходную мощность, что упрощает масштабирование батареи для более длительных применений без необходимости перепроектирования электрохимической ячейки. Ван Фэй (Fei Wang) рассказал, что его вдохновило посещение завода по электроэкстракции цинка, где он осознал, что промышленный процесс восстановления Zn²⁺ до металлического цинка может быть напрямую использован для хранения энергии.

По словам исследовательской группы, сочетание проточной структуры с лиганд-контролируемой интерфейсной химией позволило решить ключевые проблемы, ограничивающие цинковые суспензионные системы, включая агломерацию частиц, нестабильные реакции и деградацию интерфейса. Исследователи полагают, что данная технология в конечном итоге сможет поддерживать крупномасштабное хранение электроэнергии от прерывистых возобновляемых источников, таких как солнечные и ветровые электростанции. Увеличивая объем суспензии во внешних резервуарах, можно расширить энергетическую емкость батареи без значительных изменений в основной электрохимической системе. Ван Фэй (Fei Wang) заявил, что будущие исследования будут направлены на преобразование концепции проточной цинковой суспензии из лабораторного масштаба в практическую систему долговременного хранения энергии, с планами по оптимизации химии суспензии, улучшению системной интеграции и изучению возможности разработки аналогичных текучих металлических носителей энергии за пределами цинковых систем.

Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Energy.