Группа авторов из Китая, Германии и США предложила способ, который позволит сделать перезаряжаемые цинк-воздушные батареи. Тема статьи и результат электрохимиков оказался настолько важным, что попал в первый день нового года на страницы топового научного журнала Science. В свежем выпуске журнала авторы описывают батарею, которая могла бы работать с использованием двухэлектронного процесса цинк-кислород-перекись цинка, который является гораздо более обратимым, чем традиционные цинковые конструкции.
Щелочные цинковые батареи на сегодняшний день – одни из самых распространенных источников питания. Цинк-воздушные батареи дешевы, легки и могут быть изготовлены в различных размерах. Проблема в том, что после использования они выбрасываются. Эти батареи с использованием щелочного электролита предполагают четырехэлектронное восстановление молекулы кислорода до воды, что, как отмечают исследователи, является медленным процессом. Исследователи обнаружили, что, выбрав правильный нещелочной электролит, можно создать ячейку с использованием двухэлектронного взаимодействия цинк-кислород-пероксид цинка, который являлся гораздо более обратимым, чем процесс в обычных батареях. Кроме этого, авторы сделали электролит гидрофобным. Это препятствовало тому, чтобы вода приближалась к поверхности катода, что препятствовало восстановлению, а это, в свою очередь, замедляло создание дендритов, которые могут закоротить батарею при зарадке (это было главной проблемой первых литий-ионных аккумуляторов). Испытания новой конструкции показали, что она способна удерживать заряд даже после езды на велосипеде в течение 1600 часов.
Исследователи признают, что им еще предстоит преодолеть некоторые проблемы, такие как испарение воды. Кроме того, дендриты в конечном итоге все-таки формировались с течением времени. Осталась также проблема со скоростью заряда: один цикл занимает пока что примерно 20 часов. Исследователи планируют протестировать варианты решения таких проблем, такие как использование катализатора, который помогает с образованием перекиси для улучшения скорости заряда.