Исследователи из Института интегральных систем и технологий изготовления интегральных элементов Фраунгофера (IISB) работают над созданием алюминий-ионной батареи. Она призвана стать одной из альтернатив ранее доминировавшей литиевой технологии. Это связано с тем, что спрос на аккумуляторы резко возрастает, и в обозримом будущем придется решать вопрос об альтернативах редким материалам, используемым в литий-ионных батареях.
При разработке так называемых постлитиевых систем исследователи из IISB Фраунгофера с самого начала ориентируются на концепции устойчивых аккумуляторных ячеек. «Помимо аспектов безопасности и стоимости, они учитывают замену критически важного сырья, конструкцию, пригодную для переработки, и другие требования экономики замкнутого цикла», — подчеркивают исследователи. «Одной из перспективных аккумуляторных технологий для этого являются алюминий-ионные батареи, разрабатываемые в THM Фраунгофера во Фрайберге. «
Рабочая группа IISB Фраунгофера по аккумуляторным материалам уже около пяти лет исследует химию аккумуляторных ячеек на основе алюминия, не требующую лития. Помимо отказа от использования редких материалов, эта технология обещает объемную плотность энергии, которая в четыре раза выше, чем у литиевых батарей. Кроме того алюминий, из которого изготовлены батареи, также обладает ощутимыми преимуществами на практике, объясняют исследователи. «В литий-ионных ячейках алюминиевая фольга высокой чистоты с покрытием выступает в качестве токоприемника. В алюминий-ионной батарее, с другой стороны, простая алюминиевая фольга одновременно берет на себя функцию анода», — описывают они свой подход. «В данном случае к алюминию не предъявляются особые требования по качеству, и имеющейся в продаже недорогой фольги вполне достаточно для этой цели». Кроме того, алюминиевые батареи более безопасны, поскольку они не представляют опасности возгорания, как литиевые батареи.
Исследователи уже сделали большой шаг вперед в своих разработках. «В наших лабораторных системах уже продемонстрирована плотность энергии в 135 ватт-часов на килограмм активной массы при использовании графитового порошка в качестве катода», — сообщает Ульрике Вундервальд, руководитель рабочей группы по аккумуляторным материалам IISB Фраунгофера. «Батарея может быть полностью заряжена и разряжена за время менее 30 секунд. Процесс является обратимым, и мы уже достигли более 10 000 циклов с эффективностью зарядки более 90 процентов с использованием лабораторных ячеек». Кроме того, результаты исследователей показали, что возможно более чем в два раза больше циклов зарядки.
Источник: https://www.photovoltaik.eu/solarspeicher/fraunhofer-iisb-entwickelt-aluminiumbatterie-als-alternative-zum-lithium