Инженеры совершили прорыв в изготовлении аккумуляторов на основе алюминия

Инженеры из Стэнфордского университета добились успеха в создании аккумуляторной батареи на основе алюминия. Она заряжается в течение нескольких минут, выдерживает тысячи циклов перезарядки без деградации, гибкая и недорогая в изготовлении.

Также такая батарея гораздо безопаснее популярных литий-ионных. После сверления алюминиевой батареи она не только не загорается и не взрывается, но и продолжает некоторое время работать. Также батареи на основе алюминия будут гораздо меньше вредить окружающей среде при утилизации.

Инженеры уже давно присматривались к алюминию как к недорогой и практичной замене лития, однако до сего момента им не удавалось сделать батарею, выдававшую приемлемое напряжение после множества циклов зарядки и разрядки. В отличие от предыдущих неудачных прототипов алюминиевых батарей, умиравших после сотни циклов зарядки, экспериментальная батарея выдержала в лаборатории 7500 циклов без какой бы то ни было деградации. Для сравнения, типичная литий-ионная батарея теряет 80% ёмкости после 600 циклов зарядки/разрядки.

Ознакомительный ролик, включающий процесс сверления алюминиевой батареи:


Для сравнения — что будет, если проткнуть гвоздём li-ion аккумулятор


… или просто ткнуть в него ножиком:


Батарея состоит из алюминиевого анода и графитового катода, погруженных в электролит и заключенных в гибкую полимерную оболочку. Такое сочетание было найдено в ходе экспериментов практически случайно. По словам исследователей, прототип выдаёт напряжение порядка 2 В и имеет удельную ёмкость порядка 70 мA-ч/г.

Удельная энергия типичной литий-ионной батареи составляет от 100 до 265 Вт-ч/кг. Для новой батареи этот показатель составил порядка 140 Вт-ч/кг. Плотность тока алюминиевого прототипа — 3000 Вт/кг, что более чем на порядок превосходит аналогичный показатель литий-ионных батарей.

Хонгжи Дай, профессор химии, участвовавший в разработке, рассказывает о своём изобретении: «Наша батарейка выдаёт примерно вдвое меньшее напряжение, чем типичная литиевая. Но, улучшив материал катода, можно добиться увеличения как напряжения, так и плотности энергии. Все остальные качества, о которых можно только мечтать, у неё уже есть: недорогие электроды, безопасность использования, высокоскоростная зарядка, гибкость и долгий жизненный цикл».

Алюминиевая батарея сможет найти применение не только в гаджетах (включая будущие гибкие устройства), но и, например, в энергосетях, в которых позарез нужны недорогие аккумуляторы, способные быстро накапливать и отдавать электрическую энергию.

Предыдущиеварианты использования алюминия в аккумуляторных батареях не предполагали их перезарядки — у таких батарей необходимо было периодически менять алюминиевые пластины, которые вырабатывали свой энергетический ресурс.

Источник: geektimes.ru/post/248656/