Przełom w dziedzinie baterii cynkowo-jodowych: ponad 60 000 cykli ładowania, pełne naładowanie w ciągu 3 minut

Wydaje się, że naukowcom z Uniwersytetu Flindersa w Australii udało się pokonać jedną z najtrudniejszych przeszkód związanych z wodnymi bateriami cynkowo-jodowymi: ich krótki okres eksploatacji. Opublikowując wyniki swoich badań w czasopiśmie „Angewandte Chemie”, zespół badawczy opracował podobno baterię, która wytrzymuje ponad 60 000 cykli ładowania i rozładowania, a jej pełne naładowanie zajmuje zaledwie trzy minuty. W zależności od parametrów pracy ogniwa działają przy napięciu od 1,3 do 1,4 wolta i dostarczają albo 200 mAh/g w ciągu 8 000 cykli przy siedmiominutowym ładowaniu, albo zmniejszoną wartość 150 mAh/g w znacznie dłuższym okresie obejmującym 60 000 cykli. Według doniesień tempo degradacji wynosi zaledwie od 0,0001% do 0,0003% na cykl.

Wodne baterie cynkowo-jodowe borykały się dotychczas z „efektem wahadłowym”, w ramach którego związki polijodowe uciekały przez separator baterii, stopniowo obniżając jej wydajność. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy skonstruowali strukturę przypominającą klatkę z cyklodekstryny – niedrogiego polimeru pochodzącego ze skrobi, powszechnie stosowanego w żywności i kosmetykach, którego przyciągająca wodę warstwa zewnętrzna oraz hydrofobowe wnętrze zatrzymują i uwalniają problematyczne polijodki w zależności od potrzeb.

Poza rozwiązaniem technicznym akumulatory cynkowe stanowią znacznie bezpieczniejszą, tańszą i łatwiej dostępną alternatywę dla technologii litowo-jonowej. W znacznym stopniu eliminują one zagrożenie pożarowe związane z chemiczną budową litowych akumulatorów, a jednocześnie dorównują, a nawet przewyższają akumulatory litowo-jonowe zarówno pod względem energii właściwej, jak i gęstości energii.

Ponadto Australia posiada 20–28% znanych światowych zasobów cynku, co stanowi szansę, która potencjalnie mogłaby przeciwdziałać chińskiemu monopolowi w łańcuchach dostaw akumulatorów litowo-jonowych oraz rozwiązać problem odpadów szkodliwych dla środowiska. Australia wytwarza rocznie około 3 300 ton odpadów z akumulatorów litowych, a oczekuje się, że do 2036 r. ilość ta wzrośnie do ponad 136 000 ton.

Na razie technologia ta pozostaje na etapie tworzenia prototypów, a nie wdrażania komercyjnego. Laboratorium Flindersa informuje, że współpracuje z przemysłem w celu stworzenia platformy do tworzenia prototypów. To, czy przełoży się to na rzeczywisty przemysł krajowy, zależy jednak od czynników wykraczających daleko poza chemię akumulatorów, w tym od inwestycji w produkcję i akceptacji rynkowej, a badania te nie uwzględniają żadnego z tych aspektów.