Исследователи разработали новую алюминий-ионную (Al-ion) батарею, которая может решить ключевые проблемы хранения возобновляемой энергии. Эта технология предлагает более безопасную, экологически устойчивую и экономически выгодную альтернативу существующим решениям.
Долговечность и высокая эффективность
Новинка продемонстрировала исключительную долговечность в ходе испытаний. Даже после 10 000 циклов зарядки и разрядки батарея сохраняла более 99% своей первоначальной ёмкости.
«Твердотельная Al-ion батарея показала исключительно долгий срок службы, потеряв менее 1% от начальной ёмкости после 10 000 циклов работы», — заявила исследовательская группа в пресс-релизе.
Сочетание высокой безопасности, долговечности и возможности переработки делает эту технологию перспективным решением для хранения энергии, полученной из возобновляемых источников, таких как солнечная и ветряная генерация.
Рост потребности в надежных системах хранения энергии
С увеличением доли возобновляемых источников энергии в мировой энергетике возрастает необходимость в эффективных системах накопления энергии. Крупные батареи играют ключевую роль в интеграции переменных источников энергии в электросеть, обеспечивая стабильность энергоснабжения даже при отсутствии солнца или ветра. Однако существующие технологии, в частности литий-ионные батареи, имеют ряд ограничений.
Литий-ионные аккумуляторы широко применяются в электронике и электромобилях, но их высокая стоимость производства делает их менее привлекательными для масштабного хранения энергии. Кроме того, они подвержены риску возгорания, что вызывает серьёзные опасения в отношении их безопасности, особенно в крупных установках.
«Одной из возможных альтернатив для долгосрочного хранения энергии являются перезаряжаемые алюминий-ионные батареи», — утверждают исследователи.
Однако традиционные алюминий-ионные батареи сталкиваются с проблемами производительности и безопасности, связанными с использованием жидких электролитов. Такие электролиты, содержащие хлорид алюминия, являются агрессивными к компонентам батареи и чувствительны к влаге, что приводит к ухудшению характеристик и потенциальным рискам.
Твердотельный электролит
Новое поколение алюминий-ионных батарей решает эти проблемы за счёт применения твердотельного электролита. Этот подход повышает стабильность батареи и устраняет коррозионные риски, характерные для жидких электролитов.
«Команда добавила инертную соль фторида алюминия в Al-ion электролит, что позволило превратить его в твёрдое состояние», — поясняют исследователи.
Этот метод способствует эффективному перемещению алюминиевых ионов, а также делает конструкцию батареи более прочной и долговечной.
«Кроме того, при создании новой батареи учёные использовали фторэтиленкарбонат в качестве добавки для формирования тонкого защитного покрытия на электродах. Это предотвращает образование алюминиевых кристаллов, которые могут ухудшать характеристики аккумулятора», — говорится в пресс-релизе.
Улучшенные характеристики и устойчивость
Испытания подтвердили высокую устойчивость новой батареи к влаге, механическим повреждениям и высоким температурам. Она выдерживает проколы острыми предметами и нагревание до 200°C, что делает её значительно более безопасной по сравнению с традиционными решениями.
«Способность батареи выдерживать 10 000 циклов зарядки и разрядки с минимальной потерей ёмкости подчёркивает её перспективность для долгосрочного хранения энергии», — отметили исследователи.
Кроме того, большая часть используемого фторида алюминия может быть извлечена с помощью простой промывки и повторно использована в новых батареях с минимальным снижением производительности.
Хотя технология находится на ранних этапах развития, она обладает значительным потенциалом. Исследователи намерены продолжить работу над увеличением ёмкости батареи и дальнейшим продлением её срока службы, что может сделать её ключевым элементом будущих энергетических систем.
