Изследователите От Американско Химическо дружество са разработили нова алуминиево-йонна батерия, която може да отговори на критичните предизвикателства при съхранението на възобновяема енергия. Той предлага по-безопасна, по-устойчива и рентабилна алтернатива на настоящите технологии.
Новата Al-ion – Алуминиева батерия показа изключителна дълготрайност при тестване. Той запази над 99% от първоначалния си капацитет дори след 10 000 цикъла на зареждане-разреждане.
„Твърдата Al-ion батерия има изключително дълъг живот, издържайки 10 000 цикъла на зареждане-разреждане, като същевременно губи по-малко от 1% от първоначалния си капацитет“, каза изследователският екип в прессъобщение.
Това, заедно с неговите характеристики за безопасност и рециклируемост, го прави много обещаващо решение за съхранение на енергия от източници като слънчева и вятърна енергия.
„Този нов дизайн на Al-ion батерия показва потенциала за дълготрайна, рентабилна и високобезопасна система за съхранение на енергия“, добави Wei Wang, съавтор на изследването.
Нарастващата нужда от надеждно съхранение на енергия
Днес търсенето на възобновяеми енергийни източници, като слънчева и вятърна енергия, нараства с бързи темпове. Ето защо, става жизненоважно да се разработят надеждни системи за съхранение на енергия .
Трябва да се отбележи, че големите батерии са от съществено значение за интегрирането на тези непостоянни източници в електрическата мрежа. Така се осигурява постоянно захранване с енергия, дори когато слънчевата светлина или вятърът са недостъпни. Въпреки това съществуващите технологии за батерии, особено литиево-йонните батерии, имат ограничения.
Литиево-йонните батерии, макар и широко използвани в потребителската електроника и електрическите превозни средства, са все още скъпи за производство. Това ги прави по-малко подходящи за съхранение на енергия в голям мащаб. Освен това те могат да представляват опасност от пожар, което поражда опасения за безопасността, особено при големи инсталации.
„Потенциалните заместители на надеждни системи за дългосрочно съхранение на енергия включват презареждаеми Al-ion батерии“, твърдят изследователите.
Обаче конвенционалните алуминиево-йонни батерии страдат от ограничения в производителността и проблеми с безопасността, свързани с използването на течни електролити.
Тези електролити, обикновено съставени от алуминиев хлорид, са корозивни за компонентите на батерията и силно чувствителни към влага. Това може да доведе до спад в производителността с течение на времето и да създаде потенциални опасности.
Нов подход с електролит в твърдо състояние
Новоразработената алуминиево-йонна батерия преодолява тези препятствия чрез използване на твърд електролит. Този подход подобрява стабилността на батерията и смекчава проблемите с корозията, свързани с течните електролити.
„Екипът добави инертна алуминиева флуоридна сол към електролит, съдържащ Al-йони, превръщайки го в електролит в твърдо състояние“, казаха изследователите.
Улеснява ефективното движение на алуминиеви йони, като същевременно осигурява по-здрава и издръжлива структура.
„Освен това, когато изследователите конструираха своята Al-ion батерия, е използван флуоретилен карбонат като интерфейсна добавка. Така чрез нея се създава тънко твърдо покритие върху електродите, за да предотвратят образуването на алуминиеви кристали, които влошават здравето на батерията“, се подчертава в прессъобщението .
Подобрена производителност на батерията и дълготрайност
„След редица експерименти, устойчивостта на влага на батерията, както и физическата и термична стабилност бяха подобрени. Това усъвършенстване и позволява да издържи повтарящи се удари от остри обекти и температури до 392 градуса по Фаренхайт“, твърдят изследователите.
Способността да издържа на 10 000 цикъла на зареждане-разреждане с минимална загуба на капацитет подчертава неговия потенциал за приложения за дългосрочно съхранение на енергия.
„Освен това, по-голямата част от алуминиевия флуорид може да бъде възстановен с просто измиване. След това лесно бива рециклиран в друга батерия с леко намалена производителност“, заключава екипът.
ПРЕПОРЪЧАНИ СТАТИИ
Въпреки че тази технология е все още в ранен етап, тя притежава огромен потенциал. Изследователите имат за цел да продължат да усъвършенстват батерията, да увеличат нейния капацитет за съхранение на енергия и допълнително да удължат живота й.
