Золотое покрытие продлевает работу цинковых батарей до 6000 часов

Исследователи Университета Конкордия сообщили о способе снижения образования дендритов в цинковых аккумуляторах с помощью редкого покрытия из наночастиц золота. По данным авторов работы, нанесение частиц на внутреннюю поверхность электрода позволило замедлить рост дендритных структур почти в 50 раз и увеличить время работы лабораторных ячеек более чем до 6000 часов.

Дендриты представляют собой игольчатые металлические разрастания, которые возникают в процессе циклов зарядки и разрядки. В цинковых системах они могут пробивать разделитель, вызывать внутреннее короткое замыкание, скачки напряжения и преждевременный отказ элемента. Новый подход предусматривает не сплошное покрытие, а разреженное распределение золотых наночастиц, занимающих менее 10% площади поверхности. В исследовании указано, что именно такая конфигурация влияет на осаждение цинка и делает его более равномерным.

Наблюдение за состоянием поверхности проводилось с использованием синхротронного рентгеновского излучения на установке Canadian Light Source в Университете Саскачевана. Этот метод позволил подтвердить наличие частиц на поверхности и проследить их влияние на формирование металлического слоя во время работы аккумулятора. Авторы отмечают, что при выбранной технологии нанесения расход золота значительно ниже, чем при традиционном золочении, а стоимость процесса, по их расчетам, может быть примерно в 100 раз меньше, чем у обычного сплошного золотого покрытия.

Разработка ориентирована на водные цинковые аккумуляторы, которые рассматриваются как альтернатива литий-ионным системам для стационарного хранения энергии благодаря использованию цинка, меньшей пожароопасности и более низкой стоимости сырья. Команда также сообщила о предварительных испытаниях аналогичного подхода на медных электродах для безанодных аккумуляторов. Помимо аккумуляторных систем, исследователи изучают применение разреженных нанопокрытий в фотоэлектрических устройствах, сенсорах и светотехнических компонентах.

Источник: Interesting Engineering