Лиан Чуньи, адъюнкт-профессор в Городском университете Гонконга, привел Ли Хонфэй (слева) и Тан Цзицзе (справа) к разработке цинковой батареи на водной основе. На картине показаны три человека, у которых есть запакованная цинковая батарея и двуокись для изготовления двух электродов. Материал марганца и хлопья из цинка. (Изображение из средств Гонконга)
В течение более 20 лет литиевые батареи стали уникальным продуктом на рынке аккумуляторов, но они не могут быть согнуты и не устойчивы к высоким температурам, они подвержены пожарам и другим проблемам безопасности. Они всегда были слабыми литиевыми батареями. По сообщениям СМИ Гонконга, недавно было проведено исследование учителей и студентов Городского университета Гонконга Цилиндрическая батарея на водной основе используется в качестве точки продажи для мягкости и безопасности. Ожидается, что в некоторых приложениях, таких как носимые электронные изделия, будет опробован статус литиевых батарей.
Zhi Chunyi, доцент в Школе науки и техники в Городском университете Гонконга, сказал, что батареи на основе цинка (далее называемые «цинковые батареи») имеют историю более 100 лет. Это вторая коммерческая батарея в мире, только немного больше, чем свинцово-кислотные батареи. Однако цинковая батарея, используемая в прошлом, в основном используется один раз.Кроме того, зарядка и разрядка обычной цинковой батареи были неудовлетворительными, а количество циклов зарядки и разрядки слишком мало. До тех пор, пока более трех лет назад в университете не училась водная цинковая батарея (электролит содержит воду) ), можно заряжать и разряжать только 100 раз до 300 раз.
Чжи Чуньи и группа докторантов начали изучать базирующиеся на воде цинковые батареи более трех лет назад. В начале они столкнулись со многими трудностями: два года назад они отказались от сильных щелочных электролитов, переключились на слабокислые электролиты и сменили один из электродов. С нанометровым материалом из двуокиси марганца был достигнут крупный прорыв, а количество циклов зарядки и разрядки было значительно увеличено до более 1000 раз, а после 1000 зарядов и разряда емкость хранилища все еще могла поддерживаться на начальных 97%.
Несколько лет назад мягкие литиевые батареи по-прежнему не производились на коммерческой основе. Они надеются разработать мягкие водяные цинковые батареи для удовлетворения рыночных потребностей и потребностей, таких как носимая электроника. Поскольку электролит из водяных цинковых батарей является жидким, это сложно. Они легко упаковываются и просачиваются, поэтому они добавляют «гидрогель», чтобы сделать электролитный полутвердый материал, который сохраняет мягкие и гибкие свойства и легче упаковывается. В случае повреждения упаковки электролит не будет течь.
Кроме того, поскольку электролит из цинковой батареи на водной основе содержит воду, ее сущность не воспламеняется, и она более безопасна, чем органический электролит литиевой батареи. После улучшения разработанная ими батарея цинка на водной основе находится в очень суровых условиях работы, таких как удар, резка, Изгиб и т. Д. Не будет взрываться или загореться, а также может обеспечить стабильный источник питания, а безопасность значительно улучшится.
Zhi Chunyi с оптимизмом смотрит на то, что созданные на основе воды цинковые батареи обладают большим потенциалом на рынке в пригодной для носки электронике, умной одежде, медицинских изделиях, косметических продуктах, детской продукции, принадлежностях для домашних животных, читателях электронных книг и т. Д. Есть также преимущества, поскольку они не воспламеняемы. Теоретически, при перевозке самолета не должно быть ограничений по пропускной способности.
По данным Геологической службы США, доказанные запасы лития в мире составляют более 53 миллионов тонн, а запасы лития - около 14,47 миллиона тонн. Мировые доказанные запасы запасов цинка составляют около 1,9 миллиарда тонн, а запасы цинка - около 230 миллионов тонн. Цена на цинк ниже, чем у лития, и используется для изготовления батарей. По сравнению с той же емкостью, стоимость цинковых батарей будет ниже, чем у литиевых батарей.
Чжи Чуньи полагает, что из-за высоких требований к выносливости электромобилей и высокой плотности энергии литиевых батарей считается, что они все еще будут доминировать на этом рынке. Но, учитывая безопасность литиевых батарей, стоимость и запасы лития на земле и т. Д. Он полагает, что литиевые батареи вряд ли будут доминировать на всех рынках аккумуляторных батарей в будущем.
Ли Хонфэй и Тан Цзицзе, студенты-кандидаты, участвовавшие в научно-исследовательских и опытно-конструкторских работах, считают, что литиевые батареи начались на рынке мобильных телефонов с 1996 года. Прошло всего более 20 лет с момента его создания. История рынка электромобилей короче, поэтому нет проблем с производством лития. Однако с крайним сроком для некоторых стран требовать производства топливных транспортных средств полная конверсия в чистые электромобили может привести к недостаточному производству лития и росту цен. Запасы цинка выше, а затраты ниже. Будущие перспективы использования цинковых батарей заслуживают оптимизма. Должно быть возможно занять места на рынке аккумуляторных батарей.
В 2018 году в Национальном конкурсе «Вызова Кубка» в Гонконгском окружном конкурсе по отбору (Конкурс инноваций и предпринимательства в Гонконге) их исследовательские проекты заняли второе место в категории энергетики и химической промышленности. Теперь Чжи Чуньи и его более 10 докторантов Планируется, что небольшое количество производимых ими цинковых батарей на водной основе будет выпущено пробным способом в конце этого года или в начале следующего года, а полная коммерциализация будет в середине 2020 года.
