Нова «водяна батарея» безпечніша та дешевша за літій-іонні акумулятори

RMIT очолив групу глобальних дослідників і галузевих партнерів для розробки нової переробленої «водяної батареї», яка, як очікується, буде значно безпечнішою за літій-іонні батареї.

 

Літій-іонний накопичувач енергії домінує на ринку завдяки своїй зрілій технології, але його придатність для зберігання енергії великої мережі обмежена через проблеми з безпекою його внутрішніх летючих матеріалів.

 

Провідний дослідник Ма Тяньї, професор Школи наук Університету RMIT, сказав, що їх батарея є лідером у новій галузі накопичувачів енергії води, завдяки проривам, які значно покращують продуктивність і довговічність технології.< p>

 

Професор Ма сказав: "Те, що ми спроектували та створили, називається водяним металоіонним акумулятором - або ми можемо назвати його водяним акумулятором".

 

Команда використовувала воду замість органічного електроліту, який дозволяє електриці протікати між позитивним і негативним електродами, що означає, що їхній акумулятор не загориться чи вибухне, як літій-іонні акумулятори.

 

«Поточні технології накопичення енергії вирішують проблеми утилізації відходів, з якими стикаються споживачі, промисловість і уряди в усьому світі, за допомогою безпечного демонтажу наших батарей і повторного використання або переробки матеріалів».

 

"Простота процесу виробництва водяних батарей робить можливим масове виробництво."

 

«Ми використовуємо такі матеріали, як магній і цинк, яких у природі багато, вони дешеві та менш токсичні, ніж альтернативи іншим типам батарей, що допомагає знизити витрати на виробництво та зменшує ризики для здоров’я людини та навколишнього середовища».<p >

 

Зберігання енергії та потенціал життєвого циклу

 

Команда виготовила серію невеликих пробних акумуляторів для численних рецензованих досліджень для вирішення різноманітних технічних проблем, зокрема покращення ємності зберігання енергії та довговічності.

 

У своєму останньому дослідженні, опублікованому в журналі Advanced Materials, їм вдалося подолати серйозну проблему — зростання руйнівних дендритів, гострих металевих структур, які можуть спричинити коротке замикання та інші серйозні збої.

 

Команда покрила пошкоджені компоненти акумулятора металом під назвою вісмут і його оксидом (також відомим як іржа) як захисний шар від утворення дендритів.

 

«Наші батареї тепер служать довше та їх можна порівняти з комерційними літій-іонними батареями на ринку, що робить їх ідеальними для високошвидкісного та інтенсивного використання в реальних програмах».

 

"З вражаючою ємністю та подовженим терміном служби ми не лише маємо передову технологію акумуляторів, але й успішно поєднали наш дизайн із сонячними панелями, щоб продемонструвати ефективне та стабільне зберігання відновлюваної енергії."

 

Водяна батарея команди скорочує розрив із літій-іонною технологією щодо щільності енергії з метою використовувати якомога менше місця на одиницю потужності.

 

«Нещодавно ми створили магнієво-іонну водяну батарею з щільністю енергії 75 ват-годин на кілограм (Вт·год/кг), що еквівалентно 30% найновішої автомобільної батареї Tesla».

 

Дослідження було опубліковано в журналі Small Structures.

 

«Наступним кроком є ​​збільшення щільності енергії водяних батарей шляхом розробки нових наноматеріалів як електродних матеріалів».

 

Професор Ма сказав, що магній, ймовірно, стане основним матеріалом для майбутніх водяних батарей.

 

"Магнієво-іонні водяні батареї можуть замінити свинцево-кислотні акумулятори в короткостроковій перспективі (скажімо, від одного до трьох років) і літій-іонні батареї в довгостроковій перспективі (через п'ять-десять років)."<p >

 

"Магній легший і має більшу потенційну щільність енергії, ніж альтернативні метали, такі як цинк і нікель, що дозволить батареям швидше заряджатися та краще підтримувати енергоємні пристрої та програми."

 

Потенційні застосування

 

Професор Ма сказав, що батарея команди добре підходить для великомасштабних застосувань, що робить її ідеальною для зберігання в мережі та інтеграції відновлюваної енергії, особливо з точки зору безпеки.

 

"З розвитком наших технологій можуть стати реальністю інші типи невеликих додатків для накопичення енергії, наприклад живлення будинків людей і розважальних пристроїв".

 

У рамках проекту ARC linkage команда професора Ма співпрацює з галузевим партнером GrapheneX, технологічною інноваційною компанією, що базується в Сіднеї, над постійним розробкою водяної батареї.

 

"Ми також тісно співпрацюємо з дослідниками та експертами з провідних університетів і дослідницьких установ Австралії, США, Великобританії, Японії, Сінгапуру, Китаю та інших країн."

 

"Це співробітництво сприяє обміну знаннями та доступу до найсучасніших засобів. Завдяки досвіду цієї глобальної команди в різних сферах ми можемо підходити до складних завдань з різних точок зору."