Hliníková batéria by mohla byť riešením pre skladovanie čistej energie

Veľké batérie na dlhodobé skladovanie slnečnej a veternej energie sú kľúčom k integrácii obnoviteľných zdrojov energie do elektrickej siete. Chýbajú však bezpečné a spoľahlivé batériové technológie, ktoré by podporili snahu o dosiahnutie udržateľnej a čistej energie. Výskumníci teraz navrhli nákladovo efektívnu a ekologickú hliníkovo-iónovú (Al-ion) batériu, ktorá by mohla byť vhodná presne na tento účel. Informujú o tom v časopise ACS Central Science.

Lítiovo-iónové (Li-ion) batérie sú pre ich vysokú hustotu energie časté v bežnej spotrebnej elektronike vrátane elektrického náradia a elektrických vozidiel. Lítium je však cenovo nedostupné pre veľké batériové systémy potrebné na skladovanie energie vo veľkom rozsahu a horľavosť lítiovo-iónových batérií predstavuje značné bezpečnostné riziko. 

^{Zdroj Foto: ACS Central Science 2024, DOI: 10.1021/acscentsci.4c01615}

Medzi potenciálne náhrady patria aj dobíjacie Al-ion batérie. Ich najbežnejší elektrolyt, ktorým je tekutý chlorid hlinitý, však koroduje hliníkovú anódu a je veľmi citlivý na vlhkosť, ktorá koróziu zhoršuje. Oba faktory prispievajú k zlej stabilite a poklesu elektrického výkonu v priebehu času. Preto Wei Wang, Shuqiang Jiao a ich kolegovia pridali inertnú soľ fluoridu hlinitého do elektrolytu v Al-ion batérii, čím sa zmenil na elektrolyt v pevnom stave.

Fluorid hlinitý má 3D poréznu štruktúru, ktorá umožňuje iónom hliníka ľahko preskakovať cez elektrolyt a zvyšovať vodivosť. Okrem toho výskumníci pri konštrukcii svojej Al-ion batérie použili ako prísadu fluóretylénkarbonát, aby vytvorili tenký pevný povlak na elektródach a zabránili tak tvorbe hliníkových kryštálov, ktoré zhoršujú stav batérie.

Pri experimentoch sa zvýšila odolnosť batérie proti vlhkosti, ako aj jej fyzikálna a tepelná stabilita, vďaka čomu vydržala opakované údery ostrým predmetom a teploty až 200 stupňov Celzia. Polovodičová Al-ion batéria mala takisto výnimočne dlhú životnosť, vydržala 10 000 cyklov nabíjania a vybíjania, pričom stratila menej ako 1 % svojej pôvodnej kapacity.

Navyše väčšinu fluoridu hlinitého bolo možné obnoviť jednoduchým umytím a následne recyklovať do inej batérie s mierne zníženým výkonom. Nová batéria by mohla znížiť výrobné náklady na Al-ion batérie a predĺžiť ich životnosť. Výskumníci dodávajú, že pred komercializáciou je potrebné ďalšie zlepšenie energetickej hustoty a životného cyklu.

Zdroj: techxplore.com.

^{Zdroj Foto: depositphotos.com.}