Naukowcy z Uniwersytetu Stanford opracowali nowy typ akumulatorów aluminiowych o wysokiej wydajności, które bardzo szybko się ładują, są trwałe i niedrogie. Zdaniem naukowców, technologia jest bezpieczną alternatywą dla wielu powszechnych urządzeń korzystających dziś z akumulatorów.
„Opracowaliśmy akumulatory aluminiowe, które mogą zastąpić obecne baterie, w tym szkodliwe dla środowiska baterie alkaliczne, czy też litowo-jonowe, którym sporadycznie zdarza się samozapłon”, powiedział profesor chemii na uniwersytecie Stanford, Hongjie Dai. „Nasze nowe baterie nie zapalą się, nawet jeśli będziemy przez nie wiercić”.
Aluminium jest od dawna atrakcyjnym materiałem na baterie, głównie ze względu na niski koszt, niską łatwopalność i wysoką pojemność. Przez dziesięciolecia naukowcy bezskutecznie próbowali rozwijać komercyjnie opłacalne baterie aluminiowo-jonowe. Kluczowym wyzwaniem było znalezienie materiałów zdolnych do wytwarzania wystarczającego napięcia przy wielokrotnych cyklach ładowania i rozładowywania.
Akumulatory aluminiowo-jonowe składają się z dwóch elektrod – ujemnie naładowanej anody, wykonanej z aluminium i dodatnio naładowanej katody.
„Próbowano już różnych rodzajów materiałów na katody”, powiedział Dai. „My przypadkowo odkryliśmy, że prostym i skutecznym rozwiązaniem jest użycie grafitu, który jest formą węgla. Podczas badań określiliśmy kilka rodzajów grafitu, który zapewnia bardzo dobre właściwości”.
Akumulatory aluminiowe są bezpieczniejsze niż konwencjonalne litowo-jonowe, stosowane dziś w milionach laptopów czy telefonach komórkowych. Te drugie stanowić mogą zagrożenie pożarowe, a potwierdzeniem niech będzie decyzja linii lotniczych United i Delta o zakazie masowego przewozu baterii litowo-jonowych w samolotach pasażerskich, dodaje Dai.
Oprócz bezpieczeństwa, udało się osiągnąć przełom w kwestii wydajności akumulatorów aluminiowych. Jednym z przykładów jest bardzo szybkie ładowanie. „Nasz zespół może pochwalić się bezprecedensowym wynikiem, który podczas pracy z prototypem wyniósł około jednej minuty”.
Kolejnym ważnym czynnikiem jest trwałość. Podczas gdy akumulatory aluminiowe opracowane w innych laboratoriach zwykle traciły już po 100 cyklach, akumulator ze Stanford był w stanie wytrzymać ponad 7500 cykli ładowania/rozładowania bez utraty pojemności.
Dla porównania, typowy akumulator litowo-jonowy wytrzymuje około 1000 cykli.
Inną, kolejną zaletą jest elastyczność. Akumulatory można zginać i składać, co otwiera drogę do użycia w elastycznych urządzeniach. Aluminium jest również tańsze niż lit.
(22)