Учёные Американского химического общества представили экономически эффективную и экологически чистую Al-ion батарею.
Литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы используются во многих потребительских электронных устройствах, включая электроинструменты и электромобили. Хотя Li-ion аккумуляторы ценятся за высокую плотность энергии и эффективность, их стоимость и проблемы безопасности, особенно риск возгорания, остаются серьезными препятствиями для их широкого применения в сфере хранения энергии. В ответ на эти вызовы исследователи обратили внимание на альтернативные материалы, что привело к перспективным разработкам алюминиево-ионных (Al-ion) аккумуляторов.
Их решение включало интеграцию инертной соли фторида алюминия в электролит аккумулятора, что позволило преобразовать его в твердотельный электролит. Этот инновационный подход не только повышает стабильность и безопасность, но и улучшает общую производительность батареи.
Помимо этого, исследователи внесли важные усовершенствования в конструкцию аккумулятора: они использовали фторэтиленкарбонат в качестве интерфейсной добавки, создающей защитный слой на электродах. Это тонкое, но прочное покрытие эффективно предотвращает образование кристаллов алюминия – распространённую проблему, сокращающую срок службы аккумулятора и снижающую его эффективность. Благодаря этим улучшениям новая Al-ion батарея стала многообещающей альтернативой существующим технологиям.
В ходе экспериментов была улучшена влагостойкость батареи, а также её физическая и термическая стабильность, что позволило ей выдерживать многократные удары острым предметом и температуру до 200°C. Твердотельный Al-ion аккумулятор продемонстрировал исключительно долгий срок службы – он выдержал 10 000 циклов заряд-разряд, теряя при этом менее 1% от первоначальной ёмкости.
Более того, значительную часть фторида алюминия можно восстановить с помощью простой промывки и использовать повторно в новом аккумуляторе, пусть и с несколько сниженной производительностью. Это позволит снизить себестоимость производства Al-ion батарей и продлить их срок службы, тем самым повышая их практическую ценность.
Исследователи признают, что, хотя новая Al-ion батарея демонстрирует впечатляющие характеристики, до коммерциализации по-прежнему требуются доработки в части плотности энергии и жизненного цикла. Текущие исследования направлены на оптимизацию эксплуатационных характеристик, чтобы сделать массовое производство таких аккумуляторов реальностью.
