Baterii din aluminiu

Aproape 30 de ani de căutare a modalităților de îmbunătățire a acumulatorului de ioni de aluminiu se apropie de final. Prima baterie cu anod din aluminiu, capabilă să se încarce rapid, în timp ce este ieftină și durabilă, a fost dezvoltată de oamenii de știință de la Universitatea Stanford.

Cercetătorii afirmă cu încredere că creierul lor ar putea deveni o alternativă sigură la bateriile cu ioni de litiu, utilizate peste tot astăzi, precum și bateriile alcaline, care sunt dăunătoare pentru mediu.

Nu va fi de prisos să ne amintim că bateriile cu litiu-ion se aprind uneori. Profesorul de chimie Hongji Dai este încrezător că noua baterie nu se va aprinde, chiar dacă este perforată. Colegii profesorului Day au descris noile baterii drept „baterii reîncărcabile ultra-rapide din aluminiu-ion”.

Datorită costurilor reduse, siguranței la foc și capacității de a crea o intensitate electrică semnificativă, aluminiul a atras de mult atenția cercetătorilor, dar mulți ani au trecut la crearea unei baterii viabile din aluminiu-ion, care ar putea produce tensiune suficientă chiar și după multe cicluri de descărcare a încărcării.

Oamenii de știință au fost nevoiți să depășească multe obstacole, inclusiv: descompunerea materialului catod, tensiune de descărcare a celulelor scăzută (aproximativ 0,55 volți), pierderea capacității și ciclul de viață insuficient (mai puțin de 100 de cicluri), pierdere rapidă de putere (de la 26 la 85 la sută după 100 cicluri).

Acum, oamenii de știință au introdus o baterie de aluminiu cu stabilitate ridicată, în care au folosit un anod metalic din aluminiu împerecheat cu un catod din spumă de grafit tridimensional. Înainte de aceasta, au fost încercate multe materiale diferite pentru catod, iar decizia în favoarea grafitului a fost găsită din greșeală. Oamenii de știință din grupul Hongji Daya au identificat mai multe tipuri de materiale din grafit care arată o productivitate foarte mare.

În eșantioanele lor experimentale, echipa Universității Stanford a plasat un anod din aluminiu, un catod din grafit și un electrolit ionic lichid sigur, format în principal din soluții de sare, într-o pungă de polimer flexibil.

Profesorul Dai și grupul său au înregistrat un videoclip în care au arătat că, chiar dacă găuresc o carcasă, bateriile lor vor continua să funcționeze o perioadă și nu se vor aprinde.

Un avantaj important al noilor baterii este încărcarea lor ultra-rapidă. De obicei, smartphone-urile cu ioni de litiu se reîncărcare în câteva ore, în timp ce prototipul noii tehnologii demonstrează o viteză de încărcare fără precedent de până la un minut.

Durabilitatea bateriilor noi este deosebit de frapantă. Durata de viață a bateriei este mai mare de 7500 de cicluri de descărcare-încărcare și fără pierderi de energie. Autorii raportează că acesta este primul model de baterii cu ioni de aluminiu, cu încărcare ultra-rapidă și stabilitate în mii de cicluri. O baterie tipic de litiu-ion poate rezista doar la 1000 de cicluri.

O caracteristică notabilă a bateriei de aluminiu este flexibilitatea sa. Bateria poate fi îndoită, ceea ce indică potențialul de utilizare a acesteia în gadgeturi flexibile. În plus, aluminiu este mult mai ieftin decât litiu.

Pare promițător să folosești astfel de baterii pentru stocarea energiei regenerabile în vederea sprijinirii acesteia pentru furnizarea ulterioară a rețelelor electrice, deoarece, conform ultimelor date ale oamenilor de știință, o baterie de aluminiu poate fi încărcată de zeci de mii de ori.

Contrar elementelor utilizate în masă AA și AAA cu o tensiune de 1,5 volți, o baterie de aluminiu-ion generează o tensiune de aproximativ 2 volți. Acesta este cel mai înalt indicator pe care l-a obținut oricine cu aluminiu, iar în viitor acest indicator va fi îmbunătățit, spun dezvoltatorii noilor baterii.

A fost atinsă o densitate de stocare a energiei de 40 W-oră pe kilogram baterii cu ioni de litiu această cifră atinge 206 wați pe kilogram. Cu toate acestea, îmbunătățirea materialului catod, profesorul Hongji Dai este sigur, va duce în cele din urmă atât la o creștere a tensiunii, cât și la o creștere a densității de stocare a energiei în bateriile cu tehnologie ion-aluminiu. În orice caz, au fost deja obținute o serie de avantaje față de tehnologia litiu-ion. Aici, costuri reduse, combinate cu siguranță și încărcare de mare viteză și flexibilitate și o durată de viață lungă.