В канадском Университете Ватерлоо группа профессора Линды Назар (Linda Nazar) сконструировала цинк-ионную батарею, которая имеет себестоимость вдвое меньше, чем литий-ионная. Она ориентирована на применение в электросетях для аккумуляции энергии, генерируемой солнечными и ветроэлектростанциями.

«Для рынков автомобилей и портативной электроники главная задача состоит в уменьшении габаритов и веса (элементов питания), — отмечает Дипан Кунду (Dipan Kundu), первый автор статьи для журнала Nature Energy. — Для хранения энергии в электросетях необходим другой тип батареи и это даёт нам свободу использовать другие материалы».

В устройстве, о котором рассказывается в статье, применяются негорючие, нетоксичные материалы электродов (наноструктурированный оксид ванадия для катода и металлический цинк для анода) и pH-нейтральный водный раствор соли в качестве электролита.

В процессе его работы положительно заряженные ионы цинка извлекаются путём окисления цинкового электрода, проходят через электролит и внедряются между нанослоями оксида ванадия в катоде. Это порождает поток электронов во внешней цепи. В ходе зарядки в батарее протекает обратная реакция.

Вода в электролите не только облегчает движение ионов, но и создаёт прослойку между слоями оксида ванадия, облегчая проникновение туда ионов цинка. Это улучшает циклическую устойчивость элемента питания, скорость его зарядки и разрядки.

В литий-ионных элементах реализован аналогичный электрохимический процесс, но он требует использования дорогих и легковоспламеняющихся органических электролитов. В отличие от литиевых, производство цинковых батарей привлекательно тем, что не нуждается в поддержании сверхнизкой влажности, а также в соблюдении строгих мер противопожарной безопасности.

Новый элемент питания удовлетворяет четырём важным критериям: высоким обратимости, скорости и емкости, и отсутствию формирования цинковых дендритов. Он обеспечивает сохранение 80% первоначальной емкости после 1000 циклов перезарядки и ориентировочную плотность энергии 450 Втч на литр.