Zink-Mangan batteri ger storskalig, prisvärd energilagring genombrott

Ett nytt kostnadseffektivt batteri kan betydligt öka storskalig energilagring. Den första studien av prototypen, publicerad i den prestigefyllda Naturenergi föreslår att när forskare vid Pacific Northwest National Laboratory avkodade arbetet med zinkmangan, fann de ett sätt att dramatiskt förbättra batterierna utan att höja kostnaderna.

Dålig energilagring från batterier fortsätter att hindra otaliga uppåtgående teknologier, inklusive många gröna energidesigner. Dålig energilagring är ett nyckelproblem vid antagandet av sol- och vindenergi, eftersom nuvarande batterier inte klarar av att hålla tillräckligt med energi genererade under högtider för att kompensera för lägre energiproduktionsperioder, som på natten eller när vinden dör ner. Forskare runt om i världen har desperat sökt ett sätt att öka energilagring, och någon genuint ny design erbjuder enorm potential.

Zink-mangan energilagring är inte i sig ny, men tidigare testning hade visat att batterierna förlorade sin förmåga att hålla en laddning utfällt över tiden. Forskare har antydt att batterifallet var resultatet av en process som kallas intercalation, vilket i viss mån sker i litiumjonbatterier.Men den senaste undersökningen visade att zinkmanganbatterier lagrar energi genom kemisk omvandling, som blybatterier, vilket ger en chans att förbättra lagringen.

När zinkmanganbatterier lagrar energi, löses något av batteriets mangan i elektrolytlösningen. Om denna process sker i tillräckligt stor utsträckning, förlorar batteriet en betydande mängd av sin energilagringsförmåga. Så forskarna påverkade koncentrationen av mangan i prototypbatterier, de fann att de kunde hålla energilagring på cirka 92 procent av den ursprungliga volymen även efter 5000 cykler.

"Den här undersökningen visar att jämvikt behöver kontrolleras under en kemisk omvandlingsreaktion för att förbättra zink-manganoxidbatteriernas prestanda", säger Li Li, en PNNL Laboratory Fellow och medförfattare av studien, i ett pressmeddelande från Lab.

"Som ett resultat kan zink-manganoxidbatterier vara en mer genomförbar lösning för storskalig energilagring än de litiumjon- och blybatterier som används för att stödja nätet idag," tillägger Liu.

Det bästa med upptäckten är att zink-manganbatterier är överkomliga och de grundläggande materialen är rikliga. Även stora ökningar av zink- och manganbehovet kan inte påverka dagens utbudsnivåer, vilket är viktigt, för om upptäckten är hälften så viktig som det verkar kommer det att bli stor efterfrågan. Och ingen vill se en genombrottsteknik som den här gnistzink- och mangankriget runt om i världen. Nej. Det här kan vara den verkliga affären.