Розроблено нову АКБ з електродом з алюмінію

Вчені в США розробили алюмінієву АКБ яка демонструє кращу циклічність, ніж 99,5%, і може запропонувати “до 10 000 життєвих циклів”. Включивши підкладку з вуглецевих волокон в анодний конструкцію, група отримала кращий контроль над хімічними зв’язками, які утворюються в міру зарядки акумулятора, що призвело до значного поліпшення продуктивності.

Вид на кампус Корнельського університету. Вчені університету розробили новий підхід до проектування алюмінієвих АКБ, який показує деякі багатообіцяючі результати.

Маючи потенціал для зберігання енергії більшої місткості, ніж сучасні комерційні системи накопичення енергії, і покладаючись на більш дешеві і рясні матеріали, алюмінієві акумулятори вже давно привабливі для вчених. Однак питання, пов’язані з терміном зберігання і циклічністю, не дозволили цього далі розвиватися в комерційний інтерес.

Перші місяці 2021 принесли деякі обнадійливі розробки в області технологій алюмінієвих батарей, а співпраця між університетами Китаю і США продемонструвало стабільне, надшвидкісну зарядку алюмінієвих батарей. І тепер вчені Корнельського університету в США демонструють подальші розробки з цією технологією.

У своїй роботі “Регулювання морфології в анодах алюмінієвих і цинкових батарей великої ємності з використанням межфазной зв’язку метал-субстрат”, опублікованій в журналі Nature Energy, група на чолі з Корнеллом демонструє батарею з оборотністю 99,8% під час циклу тривалістю понад 3600 годин. “Дуже цікавою особливістю цієї батареї є те, що для анода і катода використовуються тільки два елементи – алюміній і вуглець – обидва вони недорогі і екологічно чисті”, – сказав провідний автор статті Цзінсі Чжен (Jingxu Zheng). “У них також дуже тривалий термін служби”.

Використовуючи тривимірну, а не площинну архітектуру для електродів батареї, група змогла більш точно контролювати слоистость алюмінію в міру циклів батареї. “Ми використовуємо хімічну рушійну силу, щоб сприяти рівномірному осадження алюмінію в пори архітектури”, – пояснив Чжен. “Електрод набагато товщі і має набагато більш швидку кінетику”.

Група далі зазначила, що алюміній має тенденцію реагувати з сепаратором, який розділяє анод і катод, що призводить до виходу з ладу батареї, і включає підкладку з переплетеного вуглецевого волокна, яке утворює ще більш міцний зв’язок з алюмінієм.

Аналогічний підхід може бути застосований і до інших матеріалів, говорять дослідники, і грунтується на його більш ранній роботі з батареями на основі цинку. “Хоча цей принцип поверхнево відрізняється від наших попередніх інновацій щодо стабілізації електродів на основі цинку і літій-металу в батареях, він залишається незмінним”, – говорить професор інженерного факультету Корнелла Лінден Арчер. “Проектуючи підкладки, які забезпечують великий потенціал, що сприяє інтенсивному розвитку; а побіжний, небезпечний зростання металевого електрода запобігає такими силами, як поверхневий натяг, яке може бути значним при малих масштабах”.