Исследователи из Инженерного колледжа Университета штата Орегон разработали анод батареи на основе нового наноструктурированного сплава: благодаря этому может появиться новый способ проектирования и производства устройств хранения энергии.

Сплав на основе цинка и марганца также позволяет заменить растворитель, который обычно используется в электролитах аккумуляторных батарей, на что-то более безопасное и недорогое, а также имеющееся в большом количестве: морскую воду.

Батарея хранит энергию в форме химической энергии: с помощью реакции она преобразуется в электрическую энергию, которая питает транспортные средства, мобильные телефоны, ноутбуки и другие устройства. Батарея состоит из анода и катода, обычно они сделаны из разных материалов, также там есть сепаратор и электролит, это химическая среда, которая обеспечивает прохождение электрического заряда. В литий-ионной батарее, как следует из названия, заряд переносится ионами лития, когда они перемещаются через электролит от анода к катоду.

Электролиты в литий-ионных батареях обычно растворяются в органических растворителях, которые легко воспламеняются и часто разлагаются при высоких рабочих напряжениях. Соответственно существуют проблемы с безопасностью, – Чжэньсин Фэн, исследователь химической инженерии в OSU.

Водные батареи являются многообещающей альтернативой. Водные электролиты конкурентоспособны по стоимости, экологически безопасны, а также быстро заряжаются и очень устойчивы к неправильному обращению.

Исследователи из штата Орегон, Университета Центральной Флориды и Университета Хьюстона разработали анод, состоящий из трехмерного «сплава цинка-М» в качестве анода батареи, где M обозначает марганец и другие металлы.

Сплава с его особой наноструктурой не только подавляет образование дендритов, контролирует термодинамику поверхностных реакций и кинетику реакций, а также показывает сверхвысокую стабильность в течение тысяч циклов в жестких электрохимических условиях. Ученые надеются, что их изобретение будут использовать в массовом производстве.