Aluminijske baterije

Gotovo trideset godina traženja načina za poboljšanje aluminij-ionske baterije privodi se kraju. Prvu bateriju s aluminijskom anodom koja se može brzo puniti, a istovremeno je jeftina i izdržljiva, razvili su znanstvenici sa Sveučilišta Stanford.

Istraživači s pouzdanjem ističu da bi njihovo dijete moglo postati sigurna alternativa litij-ionskim baterijama, koje se danas koriste svuda, kao i alkalnim baterijama, koje su štetne za okoliš.

Neće biti suvišno podsjetiti se da se litij-ionske baterije ponekad zapale. Profesor kemije Hongji Dai uvjeren je da mu nova baterija neće upaliti, čak i ako se probuši. Kolege profesora Dana opisali su nove baterije kao "ultra brze aluminijumske ionske baterije koje se mogu ponovno puniti".

Zbog svoje niske cijene, zaštite od požara i sposobnosti stvaranja značajnog električnog intenziteta, aluminij je dugo privukao pažnju istraživača, međutim, mnogo godina je krenulo u stvaranje komercijalno održive aluminij-ionske baterije koja bi mogla proizvesti dovoljan napon čak i nakon mnogih ciklusa punjenja-pražnjenja.

Znanstvenici su morali svladati mnoge prepreke, uključujući: propadanje katodnog materijala, nizak napon pražnjenja u ćeliji (oko 0,55 volti), gubitak kapaciteta i nedovoljan životni ciklus (manje od 100 ciklusa), brzi gubitak snage (od 26 do 85 posto nakon 100 ciklusa).

Sada su znanstvenici predstavili aluminijsku bateriju visoke stabilnosti, u kojoj su koristili metalnu anodu izrađenu od aluminija uparenu s katodom trodimenzionalne grafitne pjene. Prije toga probali su se mnogi različiti materijali za katodu, a odluku u korist grafita pronašli smo slučajno. Znanstvenici iz grupe Hongji Daya identificirali su nekoliko vrsta grafitnog materijala koji pokazuju vrlo visoku produktivnost.

U svojim eksperimentalnim uzorcima, tim Sveučilišta Stanford stavio je aluminijsku anodu, grafitnu katodu i siguran tekući ionski elektrolit, koji se sastoji uglavnom od otopine soli, u fleksibilnu polimernu vrećicu.

Profesor Dai i njegova grupa snimili su videozapis na kojem se vidi da čak i ako bušite školjku, njihove će baterije još neko vrijeme raditi i neće svijetliti.

Važna prednost novih baterija je njihovo vrlo brzo punjenje. Obično se litij-ionske baterije pametnih telefona pune u roku od nekoliko sati, dok prototip nove tehnologije pokazuje neviđenu brzinu punjenja do jedne minute.

Trajnost novih baterija je posebno upečatljiva. Trajanje baterije je više od 7500 ciklusa punjenja i praznjenja, bez gubitka napajanja. Autori navode da je ovo prvi model aluminijum-ionskih baterija, s ultra brzim punjenjem i stabilnošću u tisućama ciklusa. Tipična litij-ionska baterija može izdržati samo 1000 ciklusa.

Značajna karakteristika aluminijske baterije je njegova fleksibilnost. Baterija se može saviti, što ukazuje na potencijal njezine upotrebe u fleksibilnim uređajima. Osim toga, aluminij je puno jeftiniji od litija.

Čini se obećavajućim da će se takve baterije koristiti za pohranjivanje obnovljive energije s ciljem podupiranja za daljnje pružanje električnih mreža, jer prema najnovijim znanstvenicima, aluminijska baterija može se napuniti desetine tisuća puta.

Suprotno široko korištenim elementima AA i AAA s naponom od 1,5 volta, aluminij-ionska baterija stvara napon od oko 2 volta. To je najviši pokazatelj koji je itko postigao s aluminijom, a ubuduće će se ovaj pokazatelj poboljšati, kažu proizvođači novih baterija.

Postignuta je gustoća skladištenja energije od 40 W na sat po kilogramu litij-ionske baterije ta brojka doseže 206 vata po kilogramu. Međutim, poboljšanje materijala katode, uvjeren je profesor Hongji Dai, dovest će do porasta napona i povećanja gustoće skladištenja energije u baterijama s tehnologijom aluminij-iona. U svakom slučaju, već su postignute brojne prednosti u odnosu na litij-ionsku tehnologiju. Ovdje su niski troškovi, u kombinaciji sa sigurnošću i brzim punjenjem, fleksibilnošću i dugim radnim vijekom.