Кремний-воздушные аккумуляторные батареи

silizium_luft_batterieКремний-воздушные батареи считаются перспективной и экономически эффективной альтернативой современным технологиям хранения электроэнергии.

Однако, до сих пор их энергоемкости было достаточно только на несколько минут работы. Ученые из исследовательского центра из Юлиха смогли теперь выяснить, почему: все зависит от использования электролита. Помочь здесь могут добавки. 

Кремний-воздушные батареи теоретически имеют гораздо более высокую плотность энергии и меньше и легче, чем современные литий-ионные батареи. Кроме того, они являются экологически чистыми и нечувствительны к внешним воздействиям. Их главным преимуществом, однако, является материал: Кремний является вторым после кислорода наиболее распространенным элементом на земле; он дешевый и запасы его практически неограниченные.

Но до сих пор у кремний-воздушных аккумуляторов было несколько важных недостатков: Через относительно короткий промежуток времени подача электроэнергии прекращается. О причинах было много спекуляций: было высказано предположение, что на кремниевом аноде спонтанно образуется защитный слой, что не подходит электролит или же есть проблема с воздушным электродом.

Попытки решить проблему за счет улучшения комплектующих батареи оказались, однако, неудачными. Лучшим результатом стало использование специального, высококачественного электролита на основе ионной жидкости. Срок службы батареи увеличился до нескольких сотен часов. Однако, это противоречило основной идее создания недорогой альтернативы литий-ионным батареям. 

Ученые Института энергетики и климатических исследований из Юлиха предположили, что причиной короткого срока службы является расход электролита. Они разработали насосную систему, с помощью которой электролитическая жидкость время от времени пополняется. «Если анод кремния остается в контакте с электролитом, то батарея работает,» объясняет Герман Темпель. Таким образом, они достигли срока службы батареи более 1100 часов. «До тех пор, пока кремний не будет полностью использован. После этого путем замены анода батарею можно подзарядить — так сказать механически».

В настоящее время ученые ищут способ, как поддержать работу батареи без необходимости пополнения электролита. «Нам нужно подавить саморазрядку батареи», говорит Темпль. Потому что она приводит к потреблению электролитной жидкости. Добавки в электролит смогли бы помочь. «Батарея еще не совершенна, но теперь мы знаем, над чем нам нужно поработать.»

Источник: http://www.solarserver.de/solar-magazin/nachrichten/aktuelles/2016/kw29/silizium-luft-batterie-erreicht-erstmals-eine-laufzeit-von-ueber-1000-stunden.html

Написать нам