Nový koncept by mohol umožniť batérie šetrnejšie k životnému prostrediu

Nový koncept hliníkovej batérie má dvojnásobnú hustotu energie ako predchádzajúce verzie, je vyrobený z veľkého množstva materiálov a mohol by viesť k zníženiu výrobných nákladov a vplyvu na životné prostredie. Myšlienka má potenciál pre rozsiahle aplikácie vrátane skladovania slnečnej a veternej energie. Za nápadom stoja výskumníci z Chalmers University of Technology, Švédsko, a National Institute of Chemistry, Slovinsko.

Použitie technológie hliníkových batérií by mohlo ponúknuť niekoľko výhod, vrátane vysokej teoretickej hustoty energie a skutočnosti, že už existuje zavedený priemysel na ich výrobu a recykláciu. V porovnaní so súčasnými' lítium-iónovými batériami výskumníci' nová koncepcia by mohla viesť k výrazne nižším výrobným nákladom.

& quot;Náklady na materiál a vplyvy na životné prostredie, ktoré predpokladáme z nášho nového konceptu, sú oveľa nižšie, než aké vidíme dnes, vďaka čomu je možné ich použiť vo veľkom meradle, ako sú parky solárnych článkov alebo skladovanie veternej energie, napr." hovorí Patrik Johansson, profesor na Katedre fyziky v Chalmers.

& quot;Navyše, naša nová koncepcia batérií má dvojnásobnú hustotu energie v porovnaní s hliníkovými batériami, ktoré sú'najmodernejšie' dnes."

Predchádzajúce konštrukcie hliníkových batérií používali hliník ako anódu (záporná elektróda) ​​- a grafit ako katódu (kladná elektróda). Ale grafit poskytuje príliš nízky obsah energie na vytvorenie batériových článkov s dostatočným výkonom na to, aby boli užitočné.

Ale v novom koncepte, ktorý predstavili Patrik Johansson a Chalmers spolu s výskumnou skupinou v Ľubľane pod vedením Roberta Dominka, bol grafit nahradený organickou, nanoštruktúrovanou katódou, vyrobenou z uhlíkovej molekuly antrachinónu.

Antrachinónovú katódu rozsiahlo vyvinul Jan Bitenc, predtým hosťujúci výskumník v Chalmers zo skupiny Národného chemického inštitútu v Slovinsku.

Výhodou tejto organickej molekuly v katódovom materiáli je, že umožňuje ukladanie kladných nosičov náboja z elektrolytu, roztoku, v ktorom sa pohybujú ióny medzi elektródami, čo umožňuje vyššiu hustotu energie v batérii.

& quot;Pretože nový materiál katódy umožňuje použiť vhodnejší nosič náboja, batérie môžu lepšie využiť potenciál hliníka' Teraz pokračujeme v práci hľadaním ešte lepšieho elektrolytu. Aktuálna verzia obsahuje chlór -- toho sa chceme zbaviť," hovorí výskumník z Chalmers Niklas Lindahl, ktorý študuje vnútorné mechanizmy, ktoré riadia skladovanie energie.

Zatiaľ neexistujú žiadne komerčne dostupné hliníkové batérie a dokonca aj vo svete výskumu sú relatívne nové. Otázkou je, či by hliníkové batérie mohli časom nahradiť lítium-iónové batérie.

& quot;Samozrejme, dúfame, že môžu. Predovšetkým sa však môžu navzájom dopĺňať a zabezpečiť, aby sa lítium-iónové batérie používali len tam, kde je to nevyhnutne potrebné. Hliníkové batérie majú zatiaľ len polovičnú energetickú hustotu ako lítium-iónové batérie, no naším dlhodobým cieľom je dosiahnuť rovnakú hustotu energie. S elektrolytom a vývojom lepších nabíjacích mechanizmov zostáva ešte veľa práce, ale hliník je v zásade výrazne lepším nosičom náboja ako lítium, pretože je multivalentný -- čo znamená, že každý ión' kompenzuje' pre niekoľko elektrónov. Okrem toho majú batérie potenciál byť výrazne menej škodlivé pre životné prostredie," hovorí Patrik Johansson.