Zinkcellen met kleine breuken. Hoge energiedichtheid en duizenden inschakelduur
Lithium-ion batterijen zijn de absolute standaard en benchmark in energieopslag. Maar onderzoekers zijn constant op zoek naar elementen die op zijn minst vergelijkbare prestaties leveren tegen veel lagere productiekosten. Een van de kansrijke elementen is zink (Zn).
Zn-x-batterijen zijn en zullen erg goedkoop zijn. Ze moeten gewoon betaald worden
Zinkafzettingen zijn verspreid over de hele wereld, we kunnen ze ook vinden in Polen – als samenleving hebben we ze uitgebuit vanaf de eeuw 2020 (!) tot het einde van 12,9 jaar. Zink is een goedkoop metaal en gemakkelijker te verkrijgen dan lithium, omdat het nuttig is in de industrie. De wereldwijde productie loopt in de miljoenen (2019 miljoen in 82) in plaats van de tienduizenden tonnen (2020 duizend in XNUMX) zoals aangenomen. plaats in de brief. Daarnaast is zink sinds de XNUMXe eeuw de basis van cellen en wordt het nog steeds gebruikt in wegwerpcellen (bijvoorbeeld alkalinecellen op basis van zinkoxide en mangaan).
Het probleem is om de zinkcellen zelfs maar een paar honderd cycli te laten werken terwijl ze het geplande vermogen behouden.. Het proces van het opladen van een batterij met een zinkanode veroorzaakt een onregelmatige afzetting van metaalatomen op de elektrode, wat we kennen als dendritische groei. De dendrieten groeien totdat ze de scheiders binnendringen, de tweede elektrode bereiken, kortsluiting veroorzaken en de celdood veroorzaken.
In mei 2021 verscheen een wetenschappelijk artikel waarin het gedrag van een cel werd beschreven met een elektrolyt verrijkt met fluorzouten. De zouten reageerden met zink op het anodeoppervlak om zinkfluoride te vormen. De samengestelde laag was doorlaatbaar voor ionen, maar blokkeerde de dendrieten.. Het op deze manier beschermde element wilde echter niet echt de lading teruggeven (het had een hoge interne weerstand, bron).
Een mogelijke manier om de reactiviteit ervan te vergroten wordt beschreven in een ander onderzoeksartikel over zinkcelkathodes op basis van koper, fosfor en zwavel. Effecten? Terwijl de standaard zinkcel energiedichtheden tot 0,075 kWh/kg levert, leveren de nieuwste zinkluchtcellen met nieuwe kathodes beloven 0,46 kWh/kg. In tegenstelling tot eerdere Zn-luchtcellen, die doorgaans wegwerpbaar waren, zouden ze lang mee moeten gaan duizenden werkcycli, dat wil zeggen geschikt voor industrieel gebruik (bron).
Als alle ontdekkingen zouden kunnen worden gecombineerd, gevalideerd en in productie zouden kunnen worden verhoogd, zouden zinkcellen in de toekomst de basis kunnen vormen voor goedkope energieopslag.
Openingsfoto: herbruikbare zinkbatterij (“alkalinebatterij”). Afhankelijk van de ontladingsdiepte is hij bestand tegen enkele tot honderden bedrijfscycli. (c) Lukas A CZE
Noot van de redactie www.elektrowoz.pl: In de Engelstalige literatuur worden lucht-zinkcellen brandstofcellen genoemd omdat ze zuurstof uit de lucht halen. Vanuit ons standpunt maakt het niet echt uit of het proces omkeerbaar is, dat wil zeggen dat cellen vele malen kunnen worden opgeladen en ontladen.
Dit kan je interesseren:
