Понад 99% ємності після 10 000 циклів: створено інноваційну алюмінієву батарею

Науковці з Американського хімічного товариства (ACS) розробили нову алюмінієво-іонну батарею, яка може розв'язати критичні проблеми в галузі зберігання відновлюваної енергії. Про це йдеться на офіційному сайті ACS Central Science.

Сьогодні багато споживчих електронних пристроїв використовують літій-іонні (Li-ion) акумулятори. Ці батареї широко поширені через їхню високу щільність енергії, але серед їхніх недоліків — схильність до займання. Крім того, літій є надто дорогим для великих акумуляторних систем.

Потенційною альтернативою літій-іонним батареям вважаються акумулятори алюмінієво-іонні (Al-ion) акумулятори, що перезаряджаються. Однак їхній найпоширеніший електроліт, рідкий хлорид алюмінію, роз'їдає алюмінієвий анод і дуже чутливий до вологи, що посилює корозію. Обидва фактори призводять до поганої стабільності та зниження електричних характеристик з часом.

Метою дослідницької команди ACS було створити покращений Al-ion, позбавлений згаданих обмежень. Для цього вчені додали інертну сіль фториду алюмінію до електроліту, що містить іони алюмінію, перетворивши його на твердотільний електроліт. Сіль фториду алюмінію має тривимірну пористу структуру, що дає змогу іонам алюмінію легко переміщатися електролітом і підвищувати провідність

Крім того, коли дослідники створювали свій акумулятор з іонами алюмінію, вони використовували фторетиленкарбонат як інтерфейсну добавку для створення тонкого твердого покриття на електродах, щоб запобігти утворенню кристалів алюмінію, які погіршують працездатність акумулятора.

Випробування показали, що поліпшена алюмінієво-іонна батарея може витримувати 10 000 циклів заряду-розряду, втрачаючи при цьому менш як 1% своєї первісної ємності. Ба більше, більшу частину фториду алюмінію можна було відновити за допомогою простого промивання, а потім переробити в іншу батарею з дещо зниженою продуктивністю.

Також було поліпшено вологостійкість, фізичну і термічну стабільність батареї, що дало їй змогу витримувати багаторазові удари гострим предметом і температуру до 392 градусів за Фаренгейтом.

"Ця нова конструкція батареї Al-ion демонструє потенціал для довговічної, економічно ефективної та високобезпечної системи зберігання енергії. Можливість відновлення і переробки ключових матеріалів робить технологію більш стійкою", — зазначив один з учасників дослідження Вей Ван.

Нагадаємо, група дослідників з Університету Дошиша та корпорації TDK в Японії розробила квазітвердотільний літій-іонний акумулятор, що не запалюється і позбавлений недоліків традиційних батарей.

Також повідомлялося, що дослідники з Китайського університету нафти синтезували новий гідрогелевий електроліт, який у поєднанні з катодом з берлінської блакиті забезпечує виняткову щільність енергії та цикличність у гібридних іонних батареях на основі натрію і цинку.