Практика показывает, что использование литиевых аккумуляторов в системах хранения энергии коммунального масштаба может быть небезопасным. Возникновение пожара в таких хранилищах — это относительно частое явление, бороться с которым потом тяжело. Но прежде всего — это очень дорогое удовольствие, окупаемость которого растягивается на многие годы. Для систем коммунального хранения энергии нужны недорогие и экологически чистые решения, и они есть.
Источник изображения: ACS
Учёные Вэй Ван (Wei Wang), Шуцян Цзяо (Shuqiang Jiao) и их коллеги из Американского химического общества (ACS) разработали, как они заявляют, безопасные и экологически чистые аккумуляторы на ионах алюминия. Точнее, они улучшили алюминиево-ионные аккумуляторы с жидким электролитом, создав твердотельный электролит и избавив перспективные аккумуляторы от его «детских болезней».
Предыдущие разработки алюминиево-ионных аккумуляторов с жидким электролитом были ограничены двумя факторами: наиболее распространённый для них электролит — жидкий хлорид алюминия — разъедал алюминиевый анод и был очень чувствителен к влаге, что усугубляло коррозию. С такими особенностями нельзя было рассчитывать на длительную работу данного типа аккумуляторов.
Исследователи добавили в электролит соли фторида алюминия. Электролит на этой основе получился пористым, что способствовало равномерному перемещению ионов алюминия, а также повышало проводимость электролита. Кроме того, когда исследователи создавали свой ионно-алюминиевый аккумулятор, они использовали карбонат фторэтилена в качестве связующей добавки для создания тонкого твёрдого покрытия на электродах, предотвращающего образование кристаллов алюминия, что ухудшало работоспособность аккумулятора.
В ходе экспериментов была отмечена повышенная влагостойкость аккумулятора, а также физическая и температурная стабильность. Более того, в новом исполнении аккумулятор без воспламенения выдерживал многократные удары острым предметом. Он также не повреждался при нагреве до 200 ?. Наконец, аккумулятор продемонстрировал исключительно длительный срок службы, выдержав 10 000 циклов зарядки-разрядки при потере менее 1 % от первоначальной ёмкости.
Предложенный для аккумулятора на ионах алюминия твёрдый электролит допускает промывку и повторное использование с небольшими потерями в характеристиках. Это мечта, а не аккумулятор, но он требует улучшения как для увеличения циклов, так и ёмкости, добавляют учёные.
Интересно добавить, что это исследование финансировалось со стороны Национального фонда естественных наук Китая, Пекинской программы Nova и междисциплинарного исследовательского проекта для молодых преподавателей Пекинского университета науки и технологий.
Источник: 3DNews
