Китайские учёные разработали цинковый аккумулятор с рекордным сроком службы 5128 часов

Новая система с жидкой суспензией цинка предназначена для долговременного хранения энергии, полученной от солнечных и ветровых электростанций, и сохранила 81,1% ёмкости после 5500 циклов

Исследователи из Университета Фудань и Китайской академии наук создали проточный цинковый аккумулятор, который в ходе лабораторных испытаний работал непрерывно в течение 5128 часов. Эта технология предназначена для систем длительного хранения энергии, которые могут быть использованы совместно с солнечными и ветровыми электростанциями для удержания избыточной генерации.

Вместо традиционного твёрдого цинкового электрода разработчики применили суспензию из наночастиц цинка в проводящей жидкости. Этот материал постоянно циркулирует между внешним резервуаром и электрохимической ячейкой, а цинк при процессе зарядки и разрядки обратимо переходит между металлической и ионной формами.

Основной проблемой цинковых аккумуляторов такого типа ранее была нестабильность: частицы цинка могли объединяться, а поверхность электрода со временем разрушалась. Новая конструкция сочетает наночастицы цинка с полым углеродным каркасом и специализированным электролитом, который способствует поддержанию стабильных реакций в процессе многократных циклов.

Во время испытаний аккумулятор продемонстрировал кулоновскую эффективность 99,94% (доля возвращённого заряда относительно затраченного при зарядке). Другой вариант аккумулятора, основанный на той же архитектуре — цинк–диоксид марганца — сохранил 81,1% первоначальной ёмкости после 5500 циклов зарядки и разрядки.

Разработчики подчеркивают, что проточная конструкция позволяет разделить мощность и объём накопленной энергии: для увеличения запаса энергии можно расширять объём хранящейся суспензии в резервуарах без значительной переработки самой электрохимической системы. Это делает данный подход потенциально подходящим для крупных накопителей энергии.

На следующем этапе команда планирует перевести технологию от лабораторного образца к практическим системам длительного хранения, улучшая состав суспензии и интеграцию оборудования. Исследование опубликовано в журнале Nature Energy.