Кремний-воздушная аккумуляторная батарея

кремний-воздушная аккумуляторная батареяКремний-воздушная аккумуляторная батарея уже обработала более 1 000 часов

Исследователи смогли решить одну из основных проблем кремний-воздушных аккумуляторных батарей, которая в пять раз может увеличить дальность пробега электромобилей. Тем самым исследователи сделали важный шаг к непревзойденно дешевому и мощному аккумулятору. Кремний-воздушные аккумуляторы могут хранить в пять раз больше электроэнергии в отличие от обычных литий-ионных. Однако, до сих пор у таких аккумуляторов был один существенный недостаток: они были крайне недолговечны. Ученые из исследовательского центра в Юлихе обнаружили, почему и сумели решить эту проблему.

Научно-исследовательский центр является одним из крупнейших в Европе, и его исследователи в течение многих лет работают над усовершенствованием кремний-воздушной аккумуляторной батареи. Проблема в том, что батарея больше не отдает запасенную электроэнергию через несколько десятков часов.

Но преимущества долговечной кремний-воздушной аккумуляторной батареи настолько велики, что ученые упорно продолжали исследования на протяжении многих лет — пока им не удался большой прорыв в настоящее время.

Кремний-воздушные аккумуляторные батареи отличаются от обычных литий-ионных:

*намного меньше по габаритам

*гораздо легче

*экологически чистые

*обеспечивают примерно в пять раз более высокую плотность энергии

*очень дешевые

*менее чувствительны к внешним воздействиям

Они состоят из воздуха и кремния. Углерод, немного никеля и известный как тефлон политетрафторэтилен, — это все дешевое сырье, доступное в изобилии.

Неправильный путь: коррозия

Какое-то время исследования в Юлихе велись в неправильном направлении: Было высказано предположение, что причиной короткого срока службы батарей является коррозия. Поэтому в течение долгого времени проводились эксперименты с различными электролитами, чтобы увидеть, пригодны ли электролиты вообще, образуется ли защитный слой на кремниевом аноде спонтанно или же речь идет о проблеме, связанной с воздушным электродом. Однако, все эти эксперименты не принесли удовлетворительных результатов.

Ионные жидкости в качестве решения

Только при использовании ионных жидкостей было достигнуто улучшение, а именно, особенно при использовании гидроксида калия, растворенного в воде. Однако, при работе этот электролит потребляется самой батареей. Как только прекращается его подача, батарея тоже прекращает свою работу. Тогда исследователи разработали насос, задачей которого стала регулярная подпитка батареи новым электролитом. Что позволяло кремниевому аноду оставаться в контакте с ним.

На правильном пути

Как говорит участвовавший в исследовании Херманн Темпель, батарея еще не подходит для использования в повседневной жизни. Потому что нужно регулярно пополнять не только электролит, но и кремний деградирует со временем. Таким образом, пополнение жидкого электролита является обязательным условием, как и замена анода. Тем не менее, эти результаты являются первым шагом для дальнейшего развития, и исследователи ищут пути для обеспечения успешного подавления саморазряда батареи.

 

Источник: http://www.forschung-und-wissen.de/nachrichten/technik/silizium-luft-batterie-1.000-stunden-in-betrieb-13372342

Написать нам