|  | 11 апреля 2015 | Энергетика

Создана первая алюминиевая батарея, превосходящая по всем показателям литий-ионные аккумуляторы

Алюминиевая аккумуляторная батарея


Ученые из Стэнфордского университета разработали и изготовили опытные образцы высокоэффективных аккумуляторных батарей на основе алюминия, которые по скорости зарядки, по безопасности эксплуатации, по надежности и по стоимости значительно превосходят нынешние литий-ионные аккумуляторные батареи. И самым привлекательным для потребителей является то, что такие алюминиевые батареи могут заряжаться до максимального уровня заряда не за часы, а за считанные минуты времени.

"Мы разработали алюминиевую перезаряжающуюся батарею, которая в самом недалеком будущем сможет вытеснить существующие технологии хранения энергии, такие, как щелочные аккумуляторы, которые неблагоприятны для окружающей среды, железные аккумуляторы, которые отличаются низкой надежностью, и литий-ионные аккумуляторы, которые дороги и пожароопасны" - рассказывает Хонгджи Дэй (Hongjie Dai), профессор химии из Стэнфордского университета, - "Наша новая батарея обладает характеристиками, во много раз превосходящими характеристики батарей любых других типов, кроме этого, она продолжит работать и не загорится, даже если ее ударить чем-то тяжелым или просверлить насквозь".

Отметим, что алюминий давно уже считался перспективным материалом для использования в аккумуляторных батареях. Это обусловлено низкой стоимостью, низкой воспламеняемостью и высоким потенциалом с точки зрения количества хранимой энергии. Несмотря на то, что ученые пытались уже почти десятилетие разработать алюминиевую эффективную батарею, эта проблема так и не была решена успешно. И основным препятствием этому было то, что большинство комбинаций используемых материалов не могло обеспечить производства батареей достаточного напряжения после некоторого количества циклов заряда-разрядки.

Алюминий-ионная батарея, как и батареи всех других типов, состоит из двух электродов, отрицательно заряженного анода, изготовленного из алюминия. А положительно заряженный катод изготовлен из особого вида графита. "Ученые перепробовали множество различных вариантов материала катода" - рассказывает профессор Хонгджи Дэй, - "Но нам удалось случайно обнаружить, что самым простым решением является использование специальной формы графита. И в наших исследованиях мы идентифицировали несколько видов графита, который демонстрирует достаточно хорошую работу в качестве материала катода".

Опытный образец батареи


Алюминиевая батарея в законченном виде представляет собой достаточно тонкий гибкий "бутерброд" из алюминия и графита, пропитанного жидким электролитом, облаченный в оболочку из эластичного полимерного материала. За счет больших площадей электродов аккумулятора и малого расстояния между электродами такая батарея заряжается очень быстро. Опытные образцы таких батарей заряжались приблизительно за одну минуту, что не идет ни в какое сравнение с часами, которые требуются для зарядки батарей других типов.

Кроме этого, новая алюминиевая батарея демонстрирует потрясающую надежность. Другие алюминиевые батареи, созданные ранее, буквально "умирали" после 100 циклов заряда-разрядки. Батарея, разработанная в Стэнфорде, выдерживает 7.5 тысяч циклов без какой-либо значительной потери своих характеристик. И это намного больше надежности литий-ионных батарей, лучшие образцы которых выдерживают до 1000 циклов.

Электрохимический потенциал, развиваемый алюминиевой батареей, составляет около двух Вольт. Это немного ниже потенциала, развиваемого литий-ионными батареями, но выше 1.5-вольтового потенциала, который обеспечивает большинство батарей размера AA и AAA.

"Наша батарея пока способна производить приблизительно половину потенциала типичной литиевой батарей" рассказывает профессор Дэй, - "Однако, усовершенствование материала катода позволит нам увеличить электрический потенциал батареи, подняв одновременно с этим значение показателя плотности хранения энергии. А все остальное у нашей батареи уже имеется - электроды из недорогих материалов, высокий уровень безопасности, высокоскоростная зарядка, гибкость и длительный жизненный цикл. Мы рассматриваем наши батареи как перспективную технологию, которая в будущем вытеснит все другие технологии аккумулирования энергии".





Ключевые слова:
Алюминий, Катод, Анод, Графит, Электролит, Аккумулятор, Батарея, Зарядка, Цикл, Скорость, Надежность

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Созданы новые углеродно-органические аккумуляторы, способные заряжаться в 2 ...
  • Емкость новых батарей с твердым Li-S-электролитом превышает в четыре раза е ...
  • Исследователи разработали новую высокоэффективную цинко-воздушную аккумулят ...
  • LG Chem представляет "гибкую энергию", аккумуляторную батарею в виде пров ...
  • Используя рентгеновский лазер удалось заснять видео процессов, протекающих ...




  • 11 апреля 2015 10:44
    #1 Написал: roman

    Публикаций: 0
    Комментариев: 149
    Аккумуляторы давно являются слабым местом всей электроники и техники, и тормозят прогресс... Нужен реальный прорыв!
        
    11 апреля 2015 11:31
    #2 Написал: Akronix

    Публикаций: 0
    Комментариев: 90
    превосходящая по всем показателям литий-ионные аккумуляторы

    Брехня. 40 Вт*ч/кг это раз в пять меньше литий-ионных.
    А вообще новость была уже давно...
        
    13 апреля 2015 11:55
    #3 Написал: Deverot

    Публикаций: 0
    Комментариев: 55
    Akronix,
    Ну они в самой новости пишут что еще не дотянули до литий-ионных аккумуляторов... Они только пол дела сделали (прокачали кол-во зарядок и их скорость), осталось еще совершить "усовершенствование материала катода" (для усовершенствования электр. потенциала и плотности хранения энергии) - что, в принципе, является большой дырой в результате, совершенно не доказывает необходимости в этом виде аккумулятора. Помню как-то писали что для супер конденсатора увеличили емкость, тоже говорили что теперь он сможет заменить батареи в телефонах, осталось только довести емкость до нужных показателей и на этом все и закончилось...

    Заголовок как всегда преувеличивает результат!
        
    13 апреля 2015 14:23
    #4 Написал: Zerger

    Публикаций: 0
    Комментариев: 776
    мне бы хотелось что бы новые акуммы использовали граффен (ну хоть как нибудь уже в жизнь его пустить нужно же).


    --------------------
        
    14 апреля 2015 17:51
    #5 Написал: yg2005

    Публикаций: 0
    Комментариев: 104
    Мне кажется, уже с нынешними характеристиками можно использовать в элетротранспорте.
    Городские "троллейбусы", элетромобили, электроциклы и электровелосипеды.
    Довести до ума промышленное производство и все. Хотя эо и есть главное)
        
    14 апреля 2015 22:31
    #6 Написал: Philosoph

    Публикаций: 0
    Комментариев: 64
    Скорость и кол-во циклов заряда/разряда - это конечно круто, но вот ёмкость как было ахиллесовой пятой АКБ так оно и осталось! Нынешние Li-On батареи с супер-конденсаторами тоже заряжаются за считанные минуты/секунды, но увы так же быстро теряют заряд! Так что ждём реально прорыва АКБ, в частности по такому показателю как ёмкость и габариты (зависимость обратно пропорционально).

    P.S. было бы неплохо увидеть мини ядерный реактор Тони Старка в реальности))) И тогда проблем с автономностью устройств не было бы, но была бы другая - безопасность и экология, а так же способы быстрой утилизации/переработки отработанных материалов!
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.