Батареи с анодом из алюминиевой фольги смогут заменить литий-ионные аккумуляторы

Исследователи считают, что литий-ионные батареи уже почти достигли предела своих возможностей. На фоне появления электромобилей нового поколения и электросамолетов ускорилась работа по поиску более экономичных и надежных аккумуляторов, которые превосходили бы литиевые батареи.

В Технологическом институте Джорджии группа исследователей под руководством Макдауэлла, доцента Школы машиностроения имени Джорджа Вудруфа и Школы материаловедения и инженерии, притупила к созданию батарей с алюминиевой фольгой, которая обеспечивает плотность энергии и стабильность с более высокими показателями.

Новая технология может обеспечить электромобилям более длительную работу на одной зарядке, при этом не будет вредить окружающей среде.

Алюминий, используемый в обычных литий-ионных аккумуляторах, деформируется из-за сжатия и расширения за несколько циклов заряда-разряда, когда литий входит и выходит из материала. Исследователи решили, что алюминий нельзя применять в качестве материала для литий-ионных аккумуляторов.

На рынке появился новый вид батарей - твердотопливные. Если в литий-ионной батарее содержится легковоспламеняющаяся пожароопасная жидкость, то твердотельные содержат твердый материал, который не горит и является более безопасным для использования. Помимо этого, такие батареи могут быть интегрированы с новыми высокоэффективными активными материалами, как показало одно из исследований.

Вместо использования алюминия в чистом виде разработчики добавляют в фольгу другие вещества в небольшом количестве для того, чтобы создать определенную микроструктуру и композиции из разных материалов. Исследователи протестировали более 100 вариантов, чтобы узнать, как будет вести каждый композит в батарее.

Команда обнаружила, что в алюминиевом аноде может содержаться большее количество лития по сравнению с обычными анодными материалами, и это увеличивает энергию. В результате были созданы аккумуляторы с высокой плотностью энергии, в перспективе способные превзойти литий-ионные батареи по эффективности.

Разработку электросамолетов для полетов на короткие расстояния ведут несколько компаний, но основным ограничением для этого стали батареи. Существующие аккумуляторы не могут обеспечить достаточное количество энергии для полетов на расстояния, превышающие более 240 км. Нужны новые составы для батарей, и алюминиевый анод может стать ключом к новым более мощным технологиям.

На данный момент группа занимается увеличением размеров батарей для того, чтобы выяснить, как алюминий реагирует на масштаб аккумулятора. Группа также занимается изучением других материалов и микроструктур, которые могут быть использованы для создания дешевой фольги для батарей.