Группа исследователей из Корнельского университета создала батареи с алюминиевым анодом, способные обеспечить срок службы 10 000 циклов.
В прошлом команда уже исследовала другие недорогие материалы для создания более доступных батарей, ранее ученые работали над батареями с цинковыми анодами.
Одним из основных преимуществ алюминия является то, что это очень распространенный материал. Кроме того, он легкий и трехвалентный, поэтому у него более высокая емкость хранения энергии, чем у других металлов. Его основная проблема заключается в том, что он имеет тенденцию вступать в химическую реакцию с прокладками из стекловолокна, которые разделяют анод и катод, вызывая короткие замыкания.
Какое же решение этой проблемы? Создание подложки из углеродного волокна, которая обеспечивает еще более прочную связь с алюминием. Таким образом, когда аккумулятор полностью заряжен, алюминий осаживается на углеродной структуре посредством ковалентной связи. Этот метод предполагает использование трехмерных, а не двухмерных электродов.
Проект поддержан Программой фундаментальных энергетических наук Министерства энергетики США. Члены группы использовали помещения Центра исследований материалов Корнельского университета для выполнения своей работы.
«Интересной особенностью этой батареи является то, что для анода и катода используются только два элемента, алюминий и углерод, которые являются экономичными и экологически безопасными. У них также очень долгий жизненный цикл», - говорит Цзинсю (Кент) Чжэн, один из авторов исследования, опубликованного в Nature Energy.
«Хотя внешне он отличается от наших предыдущих инноваций по стабилизации цинковых электродов, принцип тот же: подложки, которые обеспечивают большую термодинамическую силу, которая способствует зарождению; а неконтролируемый и небезопасный рост предотвращается такими силами, как поверхностное напряжение, которое в малых масштабах может быть огромным»,- добавляет Линден Арчер, один из лидеров исследовательской группы.