Стоимость сбора солнечной энергии за последние годы настолько упала, что это дает возможность традиционным источникам энергии бегать за своими деньгами. Однако проблемы накопления энергии, которые требуют наличия мощности для хранения периодических и сезонно изменяющихся поставок солнечной энергии, не позволяют этой технологии быть экономически конкурентоспособной.
Исследователи из Корнельского университета во главе с Линденом Арчером, деканом и профессором технических наук, изучают возможность использования недорогих материалов для создания перезаряжаемых батарей, которые сделают хранение энергии более доступным. Теперь они показали, что новая технология, в которой используется алюминий, позволяет создавать аккумуляторные батареи, обеспечивающие до 10 000 циклов без ошибок.
Этот новый тип батареи может предоставить более безопасную и более экологичную альтернативу литий-ионным батареям, которые в настоящее время доминируют на рынке, но медленно заряжаются и способны воспламеняться.
Статья команды «Регулирование морфологии электроосаждения в анодах батарей из алюминия и цинка большой емкости с использованием межфазного соединения металла с подложкой» опубликована в журнале Nature Energy.
Это увеличенное изображение показывает алюминий, нанесенный на углеродные волокна в электроде батареи. Химическая связь увеличивает толщину электрода и ускоряет его кинетику, в результате чего аккумуляторная батарея более безопасна, менее дорога и долговечна, чем литий-ионные батареи. Фото: Cornell University
Одним из преимуществ алюминия является то, что его много в земной коре, он трехвалентный и легкий, и поэтому он обладает высокой способностью накапливать больше энергии, чем многие другие металлы. Однако алюминий сложно интегрировать в электроды батареи. Он химически реагирует с сепаратором из стекловолокна, который физически разделяет анод и катод, вызывая короткое замыкание и выход батареи из строя.
Исследователи решили разработать подложку из переплетенных углеродных волокон, которая образует еще более прочную химическую связь с алюминием. Когда батарея заряжена, алюминий осаждается в углеродной структуре посредством ковалентной связи, то есть разделения электронных пар между атомами алюминия и углерода.
В то время как электроды в обычных перезаряжаемых батареях только двухмерные, в этом методе используется трехмерная - или неплоская - архитектура и создается более глубокий и последовательный слой алюминия, которым можно точно управлять.
Батареи с алюминиевым анодом могут быть обратимо заряжены и разряжены на один или несколько порядков больше раз, чем другие алюминиевые аккумуляторные батареи в практических условиях.
Источник: Tech Xplore