«Безпечне та недороге зберігання енергії», — стверджує цей професор Флоридського університету щодо акумулятора, який конкурує з літієвими акумуляторами.

18/10/2026 22:00

Оновлено на

18/10/2026 22:00

Команда з Коледжу інженерії FAMU-FSU, спільного навчального закладу інженерії Університету Florida A&M та Університету штату Флорида, представила перезаряджувану батарею на іони цинку на водній основі, яка має за мету знайти застосування як у масштабних системах зберігання енергії, так і в домашніх умовах.

Цей проект, під керівництвом професора Петру Андрея та аспіранта Пенг Ванга, був опублікований у журналі ACS Omega та ґрунтується на дешевих матеріалах та простішому процесі складання, ніж зазвичай.

Конкуренція з літієм

Цей прогрес відбувається у момент, коли акумулятори на літій-іонних елементах все ще залишаються стандартом у промисловості, але мають дві постійні проблеми: ризик перегріву та їхню легкозаймистість. До цього додається їхній вплив на навколишнє середовище, що спонукало різні дослідницькі групи шукати альтернативи з більшою безпекою та меншим впливом.

У цьому контексті акумулятори на водній основі з цинк-іонними елементами, відомі як AZIBs, привертають увагу завдяки своїй низькій вартості та більш екологічному профілю, хоча їхнє поширення досі обмежується технічними проблемами.

Показник, який характеризує масштаб прогресу, — це її довговічність: акумулятор зберіг свою ємність після більш ніж 900 швидких циклів зарядки та розрядки, що дослідники вважають міцною основою для розгляду його практичного використання в домогосподарствах, електромережах та великих системах резервування.

Основною перешкодою було утворення дендритів — крихітних металевих структур, які з’являються під час зарядки та можуть пробивати внутрішні бар’єри акумулятора, спричиняти короткі замикання та призводити до передчасного виходу з ладу. До цього додаються складність виробництва та брак довгострокової стабільності — три перешкоди, які обмежили його перехід від лабораторних умов до більш амбітних промислових застосувань.

Пропозиція групи з Флориди полягає у тому, щоб вирішити цю слабкість ще на етапі проектування самого електроліту. Замість традиційних методів система використовує спеціалізований гідрогель із електроосадженням діоксиду марганцю на місці, тож один із критичних компонентів утворюється всередині самої елементної батареї під час її складання, а не як окрема деталь, виготовлена окремо для подальшого вставлення.

За словами дослідників, весь процес відбувається у воді та за допомогою негорючого гідрогелю, який допомагає стабілізувати батарею та запобігати утворенню дендритів.

Цей гідрогель складається з полівінілового спирту та нановолокон араміду, отриманих з Кевлару — матеріалу, який використовується у бронежилетах. Ця комбінація створює гнучку та міцну мережу, здатну утримувати електроліт та функціонувати як фізичний бар’єр проти цинку, що утворює дендрити. За словами авторів, результатом є акумулятор, який може швидко заряджатися та розряджатися, не потребуючи небезпечних розчинників чи інтенсивного витрачання енергії на сушіння.

Різниця також полягає у способі виробництва. Якщо традиційний метод вимагає змішування порошків із розчинниками для створення густої пасти, покриття металевих пластин та подальшого тривалого сушіння, то нова технологія повністю усуває цей етап змішування суспензії. Це дозволяє скоротити кількість обладнання, процедур контролю якості та етапів виробництва, що, за словами дослідників, полегшує її інтеграцію в промислову лінію.

Окрім лабораторних досліджень, цікавість до проекту полягає у його можливих застосуваннях. Автори вказують на мережеве зберігання, яке є ключовим для компенсації енергії, що генерується з таких джерел, як сонячна та вітрова енергетика, а також на домашні системи резервування, гнучку електроніку та портативні медичні пристрої — сфери, де горючість звичайних акумуляторів становить додатковий ризик.

Андрій стверджує, що майбутнє цієї технології залежить від безпечного, недорогого та довговічного зберігання, навіть якщо це означатиме втрату найвищої енергетичної щільності на ринку.