Более 99% емкости после 10 000 циклов: создана инновационная алюминиевая батарея

Ученые из Американского химического общества (ACS) разработали новую алюминиево-ионную батарею, которая может решить критические проблемы в области хранения возобновляемой энергии. Об этом говорится на официальном сайте ACS Central Science.

Сегодня многие потребительские электронные устройства используют литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы. Эти батареи широко распространены из-за их высокой плотности энергии, но среди их недостатков – склонность к возгоранию. Кроме того, литий является слишком дорогим для больших аккумуляторных систем.

Потенциальной альтернативой литий-ионным батареям считаются перезаряжаемые алюминиево-ионные (Al-ion) аккумуляторы. Однако их наиболее распространенный электролит, жидкий хлорид алюминия, разъедает алюминиевый анод и очень чувствителен к влаге, что усугубляет коррозию. Оба фактора приводят к плохой стабильности и снижению электрических характеристик со временем.

Целью исследовательской команды ACS было создать улучшенный Al-ion, лишенный упомянутых ограничений. Для этого ученые добавили инертную соль фторида алюминия к электролиту, содержащему ионы алюминия, превратив его в твердотельный электролит. Соль фторида алюминия имеет трехмерную пористую структуру, что позволяет ионам алюминия легко перемещаться по электролиту и повышать проводимость

Кроме того, когда исследователи создавали свой аккумулятор с ионами алюминия, они использовали фторэтиленкарбонат в качестве интерфейсной добавки для создания тонкого твердого покрытия на электродах, чтобы предотвратить образование кристаллов алюминия, которые ухудшают работоспособность аккумулятора.

Важно Samsung выпустит твердотельную батарею с рекордной плотностью энергии: что известно

Испытания показали, что улучшенная алюминиево-ионная батарея может выдерживать 10 000 циклов заряда-разряда, теряя при этом менее 1% своей первоначальной емкости. Более того, большую часть фторида алюминия можно было восстановить с помощью простой промывки, а затем переработать в другую батарею с несколько сниженной производительностью.

Также были улучшены влагостойкость, физическая и термическая стабильность батареи, что позволило ей выдерживать многократные удары острым предметом и температуру до 392 градусов по Фаренгейту.

"Эта новая конструкция батареи Al-ion демонстрирует потенциал для долговечной, экономически эффективной и высокобезопасной системы хранения энергии. Возможность восстановления и переработки ключевых материалов делает технологию более устойчивой", — отметил один из учатников исслеования Вэй Ван.

Также сообщалось, что исследователи из Китайского университета нефти синтезировали новый гидрогелевый электролит, который в сочетании с катодом из берлинской лазури обеспечивает исключительную плотность энергии и циклируемость в гибридных ионных батареях на основе натрия и цинка.