Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda skonstruowali innowacyjną baterię z aluminiową elektrodą. Nowa konstrukcja powoduje, że bateria błyskawicznie się ładuje, wytrzymuje wiele cykli ładownia/rozładowywania, a co równie ważne - jest dużo bardziej przyjazna dla środowiska niż dzisiejsze baterie.

„Udało nam się opracować konstrukcję akumulatora zawierającego aluminium, który ma szansę zastąpić aktualnie dominujące na rynku baterie alkaliczne, które negatywnie oddziałują na środowisko oraz baterie litowo–jonowe, które od czasu do czasu potrafią spłonąć” - powiedział Hongjie Dai, profesor chemii z Uniwersytetu Stanforda. „Nasza nowa bateria nie spłonie nawet, jeżeli będziecie się chcieli przez nią przewiercić.” Konstrukcja została opisana w najnowszym wydaniu czasopisma „Nature”.

Aluminium już od dawna jest uważane za atrakcyjny materiał do konstrukcji baterii ze względu na jego niski koszt, małą podatność na zapłon oraz możliwość uzyskania dużej pojemności ładunków. Przez dziesięciolecia naukowcy bezskutecznie próbowali rozwijać komercyjnie baterie z jonami aluminium. Kluczowym wyzwaniem było znalezienie materiałów utrzymujących zdolność powielania tego samego napięcia podczas kolejnych cykli ładownia/rozładowywania.

Nowa bateria z jonami aluminium składa się z dwóch elektrod - negatywnie naładowanej anody z aluminium oraz dodatnio naładowanej katody. Naukowcy stwierdzili, że najprostszym i jednocześnie najlepszym materiałem na drugą elektrodę będzie grafit. Podczas badań zidentyfikowano kilka nowych typów grafitu, które wykazywały bardzo dobrą wydajność i wytrzymałość.

W stworzonej eksperymentalnej baterii, zespół Uniwersytetu Stanforda umieścił aluminiową anodę i grafitową katodę w substancji jonowej w postaci cieczy umieszczonych wewnątrz elastycznej powłoki polimerowej.

„Elektrolit składa się w zasadzie z soli, która pozostaje ciekła w temperaturze pokojowej. Jest to więc bardzo bezpieczne” - powiedział jeden z autorów pracy.

Naukowcy twierdzą również, że udało im się dokonać przełomu, jeśli chodzi o wydajność. Jednym z przykładów może być bardzo szybkie ładowanie nowych baterii. Według doniesień pełny stopień naładowania osiągano w czasie krótszym niż jedna minuta. Nie podano dokładnej pojemności baterii, wiadomo jednak, że generują one napięcie 2 V i są porównywalne do aktualnych baterii smartfonów i laptopów.

Innym ważnym czynnikiem jest trwałość. Poprzednie konstrukcje wytrzymywały zwykle do 100 cykli ładowania/rozładowania, po czym traciły w znacznym stopniu swoją pojemność. Bateria naukowców Uniwersytetu Stanforda była w stanie wytrzymać do 7500 cykli bez utraty pojemności. Dla porównania typowy akumulator Li-ion wytrzymuje do 1000 cykli.
Ważna cechą baterii jest również jej elastyczność i zdolność do wyginania, co rodzi wiele potencjalnych możliwości dla przyszłych zastosowań. Nie bez znaczenia jest również niższa cena aluminium w stosunku do litu.

źródło: elektroda.pl

Podziel się: