Нова концепція може зробити можливими більш екологічно чисті батареї

Нова концепція алюмінієвої батареї має вдвічі більшу щільність енергії, ніж попередні версії, виготовлена ​​з великої кількості матеріалів і може призвести до зниження витрат виробництва та впливу на навколишнє середовище. Ідея має потенціал для широкомасштабних застосувань, включаючи зберігання сонячної та вітрової енергії. За ідеєю стоять дослідники з технологічного університету Чалмерса (Швеція) та Національного інституту хімії (Словенія).

Використання технології алюмінієвих батарей може дати кілька переваг, включаючи високу теоретичну щільність енергії та той факт, що вже існує сформована промисловість для її виробництва та переробки. У порівнянні з сьогоднішніми літій-іонними акумуляторами' дослідники' Нова концепція може призвести до помітно нижчих виробничих витрат.

& quot;Матеріальні витрати та вплив на навколишнє середовище, які ми передбачаємо з нашої нової концепції, набагато нижчі, ніж те, що ми бачимо сьогодні, що робить їх можливими для широкомасштабного використання, наприклад, парків сонячних батарей або зберігання енергії вітру," каже Патрік Йоханссон, професор кафедри фізики Чалмерса.

& quot;Крім того, наша нова концепція акумулятора має вдвічі більшу щільність енергії в порівнянні з алюмінієвими батареями, які є'сучасним' сьогодні."

Попередні конструкції алюмінієвих батарей використовували алюміній як анод (негативний електрод) - і графіт як катод (позитивний електрод). Але графіт забезпечує занадто низький вміст енергії, щоб створити акумуляторні елементи з достатньою продуктивністю, щоб бути корисними.

Але в новій концепції, представленій Патріком Йоханссоном і Чалмерсом, разом з дослідницькою групою в Любляні під керівництвом Роберта Домінко, графіт був замінений органічним наноструктурованим катодом, виготовленим з молекули антрахінону на основі вуглецю.

Антрахіноновий катод був широко розроблений Яном Бітенцем, раніше запрошеним дослідником у Chalmers з групи Національного інституту хімії в Словенії.

Перевага цієї органічної молекули в матеріалі катода полягає в тому, що вона дозволяє зберігати носії позитивного заряду з електроліту, розчину, в якому іони рухаються між електродами, що робить можливим більш високу щільність енергії в батареї.

& quot;Оскільки новий матеріал катода дає можливість використовувати більш відповідний носій заряду, батареї можуть краще використовувати потенціал алюмінію'. Тепер ми продовжуємо роботу, шукаючи ще кращий електроліт. Поточна версія містить хлор - ми хочемо позбутися цього," каже дослідник Чалмерса Ніклас Ліндаль, який вивчає внутрішні механізми, які керують накопиченням енергії.

Поки що немає комерційно доступних алюмінієвих батарей, і навіть у дослідницькому світі вони відносно нові. Питання в тому, чи зможуть алюмінієві батареї зрештою замінити літій-іонні.

& quot;Звичайно, ми сподіваємося, що вони зможуть. Але, перш за все, вони можуть доповнювати один одного, гарантуючи, що літій-іонні батареї використовуються лише там, де це дуже необхідно. Поки що алюмінієві батареї мають лише вдвічі меншу енергетичну щільність, ніж літій-іонні, але наша довгострокова мета — досягти такої ж щільності енергії. Залишилося попрацювати з електролітом і розробкою кращих механізмів зарядки, але алюміній, в принципі, є значно кращим носієм заряду, ніж літій, оскільки він багатовалентний, що означає, що кожен іон'компенсує' для кількох електронів. Крім того, батареї можуть бути значно менш шкідливими для навколишнього середовища," каже Патрік Йоханссон.