Батареи на основе цинка – одна из нескольких более экономичных и потенциально безопасных альтернатив литиевым, а новое открытие показывает, как крабовые панцири могут сделать их гораздо более устойчивыми.

Добыча лития стоит дорого и связана с экологическими издержками, а батареи, в которых он используется, не слишком хорошо поддаются переработке.

Ученые изучают множество возможных альтернатив проверенной и надежной литий-ионной архитектуре, и батареи на основе цинка являются одним из вариантов, который может быть более безопасным, экономически эффективным и дружественным к окружающей среде.

Однако основным препятствием в этой области является короткий срок службы батарей на основе цинка, поэтому ученые уделяют большое внимание разработке версий, которые можно будет надежно перезаряжать.

Обычные растворы электролита в литиевых батареях содержат легковоспламеняющиеся и коррозийные химикаты, но авторы нового исследования разработали гелевый электролит для использования с цинковым анодом, который сделан из природного материала под названием хитозан.

“Хитозан является производным продуктом хитина”, – говорит ведущий автор исследования Лянбин Ху, директор Центра инноваций в области материалов Университета Мэриленда. Хитин можно получить из грибов, панцирей ракообразных и кальмаров. Самым богатым источником хитозана являются экзоскелеты ракообразных, которые включают крабов, креветок и омаров, отмечают исследователи.

В ходе испытаний команда показала, что цинковая батарея с использованием нового электролита работает впечатляюще. Он предотвратил образование щупальцеподобных наростов, которые могут снижать производительность батареи, и продемонстрировал “исключительную стабильность при циклировании”, сохраняя эффективность 99,7% в течение 1000 циклов при работе с высокой плотностью тока 50 мАч на квадратный см.

Благодаря своей экологичной конструкции, около двух третей батареи может быть разрушено микробами, а хитозановый электролит может быть полностью разрушен в течение пяти месяцев. Оставшийся после этого цинк может быть переработан.

Источник: Ferra