Výzkumníci z Georgia Institute of Technology použili záporné elektrody na bázi hliníkové fólie s upravenými mikrostrukturami. A to v konfiguraci lithium-iontových článků plně v pevném stavu. Mají hlášeny stovky stabilních cyklů s prakticky relevantními plošnými kapacitami při vysokých proudových hustotách.
Při použití v konvenční lithium-iontové baterii se hliník zlomí a selže během několika cyklů nabití a vybití v důsledku expanze a smrštění. A to, když lithium cestuje dovnitř a ven z materiálu. Potenciální použití tohoto materiálu v bateriích se v minulosti zkoumalo, ale bez úspěchu.
Nyní výzkumníci z Georgia Institute of Technology ve Spojených státech vyvinuli v laboratorním měřítku lithium-iontové bateriové články. A to s nepředlithovanými zápornými elektrodami na bázi hliníkové fólie se zlepšenou hustotou energie a stabilitou.
„Toto je příběh o materiálu, o kterém se vědělo dlouhou dobu, ale byl z velké části opuštěn na začátku vývoje baterií,“ řekl docent Matthew McDowell. ,,Ale s novými poznatky v kombinaci s novou technologií – polovodičovou baterií – jsme přišli na to, jak můžeme omladit myšlenku. A jak dosáhnout skutečně slibného výkonu.“
Použití čistého hliníku
Namísto použití čistého hliníku ve fóliích, který by při testování v bateriích rychle selhal, výzkumný tým přidal k hliníku malá množství jiných materiálů. Proto, aby vytvořil fólie s konkrétními „mikrostrukturami“ nebo uspořádáním různých materiálů. Testovali přes 100 různých materiálů, aby pochopili, jak by se chovaly v bateriích.
Nová anoda z hliníkové fólie prokázala výrazně lepší výkon a stabilitu. A to když se implementovala do polovodičových baterií, na rozdíl od běžných lithium-iontových baterií. Články v laboratorním měřítku poskytují stovky stabilních cyklů s prakticky relevantními plošnými kapacitami při vysokých proudových hustotách (6,5 mA cm−2).
„Jednou z výhod naší hliníkové anody, ze které jsme nadšeni, je to, že umožňuje zlepšení výkonu. Ale také může být velmi nákladově efektivní,“ řekl McDowell. ,,Navíc, když použijeme fólii přímo jako součást baterie, ve skutečnosti odstraníme mnoho výrobních kroků. Ty se normálně stávají nutné k výrobě materiálu baterie.“
Projekt začal jako spolupráce mezi týmem Georgia Tech a výrobcem hliníku a recyklátorem Novelis se sídlem v Atlantě. Vědci nyní pracují na zvětšení velikosti baterií, aby pochopili, jak velikost ovlivňuje chování hliníku.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
