Австралийские учёные из Университета Флиндерса представили перезаряжаемую водную цинк-йодную батарею (AZIB), которая может конкурировать с литий-ионными системами в сегменте крупномасштабных накопителей. Новая разработка отличается высокой скоростью зарядки и рекордной циклической стойкостью.
Изображение: Grok
Основное преимущество — деградация на уровне 0,0001–0,0003% за один цикл, что обеспечивает ресурс более 60 тыс. зарядно-разрядных операций. Время полной зарядки составляет три минуты (при снижении целевой ёмкости до 150 мА·ч/г) или семь минут при сохранении полной ёмкости в 200 мА·ч/г на протяжении 8 тысяч циклов. Рабочее напряжение составляет 1,3–1,4 В.
Ранее распространению цинк-йодных систем мешал так называемый эффект челночного переноса: полийодидные соединения мигрировали через сепаратор, что вело к необратимой потере ёмкости. Австралийская группа решила проблему с помощью недорогого биодеградируемого полимера на основе циклодекстрина (производного крахмала). Молекулы циклодекстрина формируют микроскопические клетки, которые улавливают и удерживают полигалогениды, предотвращая их утечку. Гидрофильная внешняя поверхность и гидрофобная внутренняя полость обеспечивают селективный захват.
Как отметил доцент Чжунфань Цзя, руководитель проекта, разработка демонстрирует новый подход к подавлению эффекта челночного переноса с использованием доступных и биоразлагаемых олигосахаридов, что делает батареи долговечными и экологичными.
Экономический аспект не менее важен. Австралия обладает значительными запасами цинка — по разным оценкам, от 20 до 28% мировых ресурсов. В то время как переработка лития сильно сконцентрирована в Китае, создание собственной цинк-йодной индустрии может дать стране стратегическое преимущество. Замена литиевых систем, которые дороги, пожароопасны и оставляют тысячи тонн отходов (только в Австралии — около 3,3 тыс. тонн в год, а к 2036 году прогнозируется до 136 тыс. тонн), на водные цинк-йодные накопители снижает экологическую нагрузку и риски возгораний.
Исследователи уже ведут переговоры с индустриальными партнёрами о создании прототипной платформы для вывода технологии на рынок. Потенциально цинк-йодные батареи могут стать основой для энергосетей будущего, использующих дешёвые и доступные материалы вместо дорогих и дефицитных.
