小さな切れ目がある亜鉛細胞。高エネルギー密度と数千回の動作サイクル

リチウムイオン電池は、エネルギー貯蔵の分野における絶対的な標準であり、ベンチマークです。しかし、研究者は常に、はるかに低い製造コストで少なくとも同等の性能を提供する要素を探しています. 有望な元素の XNUMX つは亜鉛 (Zn) です。

Zn-xバッテリーは非常に安価です。彼らはただ支払われる必要があります

亜鉛鉱床は世界中に散らばっており、ポーランドでも見つけることができます。社会として、2020 (!) 世紀から 12,9 世紀の終わりまで亜鉛鉱床を利用していました。亜鉛は安価な金属であり、工業的に有用であるためリチウムよりも入手が容易であり、世界の生産量は数百万トン (2019 では 82 千) ではなく、数百万トン (2020 では XNUMX 千) です。手紙に入れる。さらに、亜鉛はXNUMX世紀からセルの基礎であり、使い捨てセル（たとえば、酸化亜鉛とマンガンをベースにしたアルカリセル）でまだ使用されています。

課題は、計画された容量を維持しながら、亜鉛セルを少なくとも数百サイクル稼働させることです。..。亜鉛アノードでバッテリーを充電するプロセスは、電極上に金属原子の不規則な堆積を引き起こします。これは、デンドライトの成長として知られています。樹状突起は、セパレーターを突き破り、XNUMX番目の電極に到達し、短絡を引き起こし、細胞を死に至らしめるまで成長します。

2021年XNUMX月に、フッ素塩が豊富な電解質を備えたセルの動作が説明された科学論文が発表されました。塩はアノード表面で亜鉛と反応してフッ化亜鉛を形成しました。 接合層はイオンを透過しましたが、樹状突起をブロックしました。..。ただし、この方法で保護された要素は、実際には電荷を返したくありませんでした（内部抵抗が高く、ソースがありました）。

その反応性を高めるための可能な方法は、銅、リン、硫黄をベースにした亜鉛電池のカソードに関する別の研究で説明されています。効果？標準の空気亜鉛電池は最大0,075kWh / kgのエネルギー密度を提供しますが、最新の空気亜鉛電池は新しいカソードを備えています 約束0,46kWh / kg..。通常は使い捨てであった以前の空気亜鉛電池とは異なり、それらは長持ちするはずです 数千の作業サイクル、つまり、産業用に適しています（ソース）。

すべての発見を組み合わせ、検証し、生産量を増やすことができれば、亜鉛セルは将来、安価なエネルギー貯蔵の基礎になる可能性があります。

冒頭の写真：再利用可能な亜鉛電池（「アルカリ電池」）。放電の深さに応じて、数から数百の動作サイクルに耐えることができます（c）Lukas A CZE