Загвоздка цинк-металлических батарей в том, что под действием высокого напряжения из воды в электролите на одном из электродов образуется газообразный водород. Когда это происходит, объем жидкого электролита снижается, и производительность батареи падает. Более того, эта реакция вызывает избыточное давление, опасное для устройства. Есть и еще одна проблема — формирования опасных дендритов из цинка во время зарядки, которые могут вызвать короткое замыкание и вывести аккумулятор из строя.

Одно из решений, которое предлагают некоторые команды исследователей, — насытить жидкий электролит солью, чтобы максимально снизить содержание воды. Однако из-за этого существенно замедляется процессы заряда и разряда. Вдобавок в солях часто содержится фтор, токсичный и вредный для окружающей среды, пишет Science Daily.

Профессор Мария Лукацкая Федерального технологического института Цюриха возглавила группу ученых из Швейцарии и США для систематического поиска идеальной концентрации соли для водных цинк-ионных батарей. В ходе экспериментов и компьютерного моделирования они обнаружили, что оптимальное количество соли — не самое высокое, как предполагалось ранее, а относительно низкое: от пяти до десяти молекул воды на один положительно заряженный ион соли.

Вдобавок ученые не использовали в батарее никаких вредных для природы солей, а взяли соли уксусной кислоты, ацетаты.

«Идеальная концентрация ацетатов позволила нам минимизировать истощение электролита и предотвратить появление дендритов цинка не хуже, чем это сделали ранее другие ученые, взяв высокую концентрацию токсичных солей, — сказал Дарио Гомес Васкес, ведущий исследователь. — Более того, наш подход дает возможность заряжать и разряжать батарею намного быстрее».

Пока ученые проводили испытания своей батареи только в лабораторных условиях. Следующим шагом станут полевые тесты в большем масштабе.

В прошлом году южнокорейские ученые разработали стабильную жидкую цинк-ионную батарею, электролитом в которой выступает обычная вода. Проблему дендритов они решили, покрыв анод многофункциональным защитным слоем полимеров.