Günəş və külək enerjisinin uzunmüddətli saxlanması üçün böyük batareyalar zəngin və bərpa olunan enerji mənbələrinin ABŞ elektrik şəbəkəsinə inteqrasiyası üçün açardır. Bununla belə, davamlı, təmiz enerjiyə doğru təkan vermək üçün təhlükəsiz və etibarlı batareya texnologiyaları yoxdur. İndi, ACS Central Science -da hesabat verən tədqiqatçılar , qanun layihəsinə uyğun ola biləcək qənaətcil və ətraf mühitə uyğun bir alüminium-ion (Al-ion) batareyası hazırladılar.

Litium-ion (Li-ion) batareyalar elektrik alətləri və elektrik nəqliyyat vasitələri də daxil olmaqla bir çox ümumi istehlakçı elektronikasındadır. Bu batareyalar yüksək enerji sıxlığına görə hər yerdə mövcuddur. Lakin litium kommunal miqyaslı enerji saxlama üçün lazım olan böyük batareya sistemləri üçün baha başa gəlir və Li-ion batareyasının alışması əhəmiyyətli təhlükəsizlik riski yaradır.

Etibarlı uzunmüddətli enerji saxlama sistemləri üçün potensial əvəzedicilərə təkrar doldurulan Al-ion batareyaları daxildir. Bununla belə, onların ən çox yayılmış elektrolitləri olan maye alüminium xlorid alüminium anodu korroziyaya uğradır və nəmə qarşı çox həssasdır, bu da korroziyanı gücləndirir. Hər iki amil zəif sabitliyə və zamanla elektrik performansının azalmasına kömək edir. Beləliklə, Wei Wang, Shuqiang Jiao və həmkarları bu məhdudiyyətlər olmadan təkmilləşdirilmiş Al-ion batareyası dizayn etmək istədilər.

Komanda Al-ion tərkibli elektrolitə inert alüminium flüorid duzu əlavə edərək onu bərk elektrolitə çevirdi . Alüminium flüorid duzu 3D məsaməli struktura malikdir və alüminium ionlarının elektrolitdən asanlıqla keçməsinə və keçiriciliyi artırmasına imkan verir. Bundan əlavə, tədqiqatçılar Al-ion batareyasını qurarkən, batareyanın sağlamlığını pisləşdirən alüminium kristallarının əmələ gəlməsinin qarşısını almaq üçün elektrodlarda nazik bərk örtük yaratmaq üçün interfeys əlavəsi kimi flüoroetilen karbonatdan istifadə etdilər.

Təcrübələrdə akkumulyatorun nəmlik müqaviməti, eləcə də fiziki və istilik dayanıqlığı artırıldı və bu, iti cismin təkrar zərbələrinə və 392 dərəcə Fahrenheit qədər yüksək temperaturlara tab gətirməyə imkan verdi. Möhkəm vəziyyətdə olan Al-ion batareyası da orijinal tutumunun 1%-dən azını itirməklə 10.000 doldurma-boşaltma dövrü davam edən olduqca uzun ömür sürdü.

Üstəlik, alüminium flüoridin çox hissəsi sadə yuyulma ilə bərpa edilə bilər və daha sonra performansı bir qədər azalmış başqa bir batareyaya təkrar emal edilə bilər. Yeni akkumulyator Al-ion batareyalarının istehsal maya dəyərini azalda bilər və ömrünü uzada bilər, beləliklə, onların praktikliyini artırır.

“Bu yeni Al-ion batareya dizaynı uzunmüddətli, qənaətcil və yüksək təhlükəsiz enerji saxlama sistemi potensialını göstərir. Əsas materialların bərpası və təkrar emal edilməsi texnologiyanı daha davamlı edir”, – Vanq deyir. Tədqiqatçılar əlavə edirlər ki, kommersiyalaşdırmadan əvvəl enerji sıxlığı və həyat dövründə əlavə təkmilləşdirmələrə ehtiyac var.

Daha çox məlumat: Ke Guo və digərləri, Uzun Ömürlü Alüminium İon Batareyalar üçün Təkrar İstifadə Edilə bilən İnert Qeyri-üzvi Çərçivə Yardımlı Bərk Vəziyyət Elektroliti, ACS Central Science (2024). DOI: 10.1021/acscentsci.4c01615

Jurnal məlumatı: ACS Central Science Amerika Kimya Cəmiyyəti tərəfindən təmin edilmişdir