Velike baterije za dugoročno skladištenje solarne i vetroelektrane su ključne za integrisanje obilnih i obnovljivih izvora energije u američku mrežu. Međutim, postoji nedostatak sigurnih i pouzdanih tehnologija baterije koja će podržati pritisak na održivu, čistu energiju. Sada su istraživači koji su izveštavali u ACS Centralnoj nauci osmislili su isplativu i ekološku aluminijum-jonsku (al-jonku) bateriju koja bi mogla da postavi račun.
Litijum-jonske (Li-ion) baterije su u mnogim uobičajenim potrošačkim elektronicima, uključujući električne alate i električna vozila. Ove baterije su sveprisutne zbog svoje velike gustine energije. Ali litijum je skupo za velike sisteme baterija potrebnih za skladištenje energije u komunalnom opsegu, a zapaljivost litijum-jonskih baterija predstavlja značajan bezbednosni rizik.
Potencijalni zameni za pouzdane dugoročne sisteme za skladištenje energije uključuju punjive al-jonske baterije. Međutim, njihov najčešći elektrolit, tečni aluminijum hlorid, korodira aluminijumsku anodu i veoma je osetljiv na vlagu, što pogoršava koroziju. Both factors contribute to poor stability and a decline in electrical performance over time. Dakle, Vei Vang, Shukiang Jiao i kolege želeli su da dizajniraju poboljšanu al-jonsku bateriju bez ovih ograničenja.
Tim je dodao inertnu aluminijumsku fluoridnu soli na elektrolit koji sadrži al-joinu, pretvarajući ga u solid-stajski elektrolit. Aluminijum fluorid so ima 3D poroznu strukturu, omogućavajući aluminijumskim jonima da lako pređu preko elektrolita i povećati provodljivost. Pored toga, kada su istraživači izgradili svoju al-Ion bateriju, koristili su fluoroetilen karbonat kao aditiv interfejsa da bi stvorili tanko čvrsti premaz na elektrodima kako bi se sprečilo formiranje aluminijumskih kristala koji degradiraju zdravlje aluminijuma.
U eksperimentima je poboljšana otpornost baterije na vlagu, kao i fizička i termička stabilnost, što joj je omogućilo da izdrži ponovljene udarce oštrim predmetom i temperature do 392 stepena Farenhajta. Al-jonska baterija u čvrstom stanju je takođe imala izuzetno dug životni vek, izdržavši 10.000 ciklusa punjenja-pražnjenja, dok je gubila manje od 1% svog prvobitnog kapaciteta.
Štaviše, većina aluminijum fluorida mogla bi se oporaviti jednostavnim pranjem i zatim reciklirati u drugu bateriju sa blago smanjenim performansama. Nova baterija bi mogla smanjiti troškove proizvodnje aljonijskih baterija i proširiti svoj život, povećavajući tako praktičnost.
„Ovaj novi dizajn baterije Al-Ion-a pokazuje potencijal za dugotrajan, ekonomični i ekonomičan i visoki sistem skladištenja energije. Sposobnost oporavka i recikliranja ključnih materijala čini tehnologiju održivijom“, kaže Vang. Istraživači dodaju da su potrebne dodatna poboljšanja u gustini energije i životnog ciklusa pre komercijalizacije.
