Инженеры Массачусетского технологического института (MIT) разработали новый тип аккумулятора из распространенных материалов - алюминия, серы и соли. Такая батарея недорогая, не боится воспламенения и заряжается очень быстро, что делает ее неплохим кандидатом на роль аккумулятора для дома или электромобиля.
Литий-ионные батареи доминируют на рынке благодаря надежности и высокой плотности энергии. Но литий постоянно дорожает, к тому же такие батареи довольно опасны - они могут взрываться или загораться при физическом повреждении. Потому ученые всего мира заняты поиском более дешевых и безопасных альтернатив. Это особенно актуально, учитывая постепенный переход человечества на электромобили.
Алюминий-серные батареи
Команда MIT решила разработать новый тип аккумулятора из доступных недорогих материалов. После ряда проб и ошибок ученые остановились на алюминии для одного электрода и сере для второго. Батарея заполнена электролитом из расплавленной хлоралюминатной соли. Все эти ингредиенты дешевы и распространены. Плюс, они не горят, потому нет риска пожара или взрыва.
Тесты показали, что новые аккумуляторы выдерживают сотни циклов заряд-разряда и заряжаются очень быстро. При этом стоимость такой батареи в шесть раз ниже стоимости литий-ионного аккумулятора аналогичного объема.
Новые батареи могут работать при высоких температурах до 200 градусов Цельсия. Более того, при температуре в 110 градусов они заряжаются в 25 раз быстрее, чем при 25 градусах. Так что вопрос охлаждения отпадает сам собой. Важно отметить что батарея не нуждается во внешнем подогреве. Обычный цикл зарядки и разрядки поддерживает ее в разогретом до нужной температуры состоянии.
Тип соли, которая используется в электролите, выбран не случайно. Во-первых, такая соль имеет низкую температуру плавления. Во-вторых, она естественным путем предотвращает образование дендритов. Дендритами называют металлические наросты, которые постепенно нарастают внутри батареи между двумя электродами, пока не вызывают короткое замыкание и не выводят батарею из строя. Это главная болезнь традиционных литий-ионных аккумуляторов, но алюминий-серные батареи таким недугом не страдают.
Команда говорит, что новый тип аккумуляторов лучше всего подходит для больших масштабов в десятки киловатт-часов. То есть, батареи для смартфонов лучше делать по-старинке, из лития, а вот для питания целых домов или электромобилей можно использовать новую технологию.
Поскольку алюминий-серные аккумуляторы не воспламеняются при повреждении, электромобили с ними станут более безопасными, а способность к быстрой зарядке решит проблему долгой “дозаправки” электрических машин.
В данный момент патент на производство алюминий-серных аккумуляторов был выдан компании Avanti, соучредителем которой является один из авторов исследования. В ближайшее время компания создаст большой прототип батареи и начнет его активное тестирование.
Описание технологии опубликовано в журнале Nature.
