Ve Švýcarsku vyvíjí zinkové akumulátory přátelštější k životnímu prostředí
6.5.2023, Milan Šurkala, aktualita
Není to zdaleka poprvé, co se někdo snaží využít zinek pro ukládání energie. Zinkové baterie jsou docela běžné, nicméně o méně časté je to u nabíjecích verzí. Vědci z ETH Zurich ale našli cestu, jak odstranit některé jejich neduhy.
Zinkové baterie nejsou ničím výjimečným, v případě akumulátorů už to tak obvyklé není, ale i zde je už několik existujících řešení. Zmínit můžeme např. společnost Zinc8. Vědci z ETH Zurich se rozhodli zaměřit právě na zinek v akumulátorech, poněvadž má teoreticky má několik dobrých předpokladů. Nabízí vysokou energetickou hustotu, je široce dostupný a levný, výhodou je, že sám o sobě nehoří a jeho recyklace je už zvládnutým problémem. Bohužel má i několik nevýhod. Kovové zinkové anody mají problém s tvorbou dendritů, což je tentýž problém, který trápí lithiové akumulátory. Jakmile dendrity hodně narostou, mohou způsobit zkrat, nemluvě o tom, že se v průběhu používání akumulátoru snižuje jeho kapacita. To je dáno i tím, že pokud se použije elektrolyt na bázi vody, při cyklování může docházet ke štěpení vody za vzniku vodíku. A na problém je zaděláno. Vědci tak studovali, zda je možné tyto neblahé jevy nějak omezit.
Původně se předpokládalo, že by to mohly vyřešit elektrolyty WIS (Water-in-Salt), tedy doplněné o tak obrovské množství solí, že by zde voda hrála jen malou roli. Jenže to zase elektrolyt příliš zahustí, sníží průchodnost iontů a zpomalí nabíjení i vybíjení (tedy poskytovaný výkon). Aby toho nebylo málo, tyto soli jsou mnohdy toxické. Nakonec vyšlo najevo, že ideální nejsou ani příliš nízké hodnoty (spousta vody, málo solí), ale ani původně uvažované vysoké koncentrace (málo vody, hodně solí). Dva testované elektrolyty s nízkou hustotou (Zn0.2K0.8OAc1.2 50H2O a 20H2O - tedy 50, resp. 20 molekul vody na jeden pozitivní iont) to kvůli dendritům vzdaly po 454, resp. 624 hodinách cyklování. Koncentrace 10H2O už zvládla 1289 hodin, 5H2O vydržela celý test po dobu 2000 hodin (graf končí na 1200 hodinách). Nejhustější koncentrace solí s 2H2O sice také vydržela, ale jak už bylo řečeno, začal výrazně klesat nabíjecí a vybíjecí výkon. Lepším řešením je tedy nedělat koncentraci co nejvyšší, což má výhodu i v tom, že je tu těch problematických solí méně.
Pokud se takové akumulátory začnou někde používat, vidí to vědci především v ukládání energie z větrných a solárních elektráren. Tam bude potřeba úložišť, které budou výrazně levnější než ty lithiové.
