Стоимость сбора солнечной энергии за последние годы настолько упала, что это дает возможность традиционным источникам энергии потратить свои деньги. Однако проблемы хранения энергии, которые требуют наличия мощности для хранения периодических и сезонно изменяющихся поставок солнечной энергии, не позволяют этой технологии быть экономически конкурентоспособной.
Исследователи из Корнельского университета во главе с Линденом Арчером, деканом и профессором технических наук, изучают возможность использования недорогих материалов для создания перезаряжаемых батарей, которые сделают хранение энергии более доступным. Теперь они показали, что новая технология, в которой используется алюминий, позволяет создавать аккумуляторные батареи, обеспечивающие до 10 000 циклов без ошибок.
Этот новый тип батареи может предоставить более безопасную и более экологичную альтернативу литий-ионным батареям, которые в настоящее время доминируют на рынке, но медленно заряжаются и способны воспламеняться.
Статья команды «Регулирование морфологии электроосаждения в анодах алюминиевых и цинковых батарей большой емкости с использованием межфазного соединения металла и подложки», опубликованная в Энергия Природы.
Одним из преимуществ алюминия является то, что его много в земной коре, он трехвалентный и легкий, и поэтому он обладает высокой способностью накапливать больше энергии, чем многие другие металлы. Однако алюминий сложно интегрировать в электроды батареи. Он химически реагирует с сепаратором из стекловолокна, который физически разделяет анод и катод, вызывая короткое замыкание и выход батареи из строя.
Исследователи решили разработать подложку из переплетенных углеродных волокон, которая образует еще более прочную химическую связь с алюминием. Когда батарея заряжена, алюминий осаждается в углеродной структуре посредством ковалентной связи, то есть разделения электронных пар между атомами алюминия и углерода.
В то время как электроды в обычных перезаряжаемых батареях только двухмерные, в этом методе используется трехмерная — или неплоская — архитектура и создается более глубокий и последовательный слой алюминия, который можно точно контролировать.
Батареи с алюминиевым анодом могут быть обратимо заряжены и разряжены на один или несколько порядков больше, чем другие алюминиевые аккумуляторные батареи в практических условиях.