Новости

Apr 08, 2024

Исследователи из Технологического института Джорджии разработали батареи из алюминиевой фольги для повышения производительности

Высокая плотность энергии и стабильность — ключевые качества хорошей батареи. Хотя литий-ионные аккумуляторы доминировали на рынке последние три десятилетия, исследователи аккумуляторов сейчас ищут более безопасные,

Высокая плотность энергии и стабильность — ключевые качества хорошей батареи. Хотя литий-ионные аккумуляторы доминировали на рынке последние три десятилетия, исследователи аккумуляторов сейчас ищут более безопасные, менее дорогие и более мощные альтернативы.

В Технологическом институте Джорджии группа исследователей под руководством Мэтью Макдауэлла, доцента Школы машиностроения Джорджа Вудраффа и Школы материаловедения и инженерии, добилась значительного прогресса в разработке батарей из алюминиевой фольги с более высокой плотностью энергии. и большую стабильность.

Использование алюминия в качестве материала для аккумуляторов дает ряд преимуществ. Он экономически эффективен, легко перерабатывается и с ним легко работать. Раньше алюминий считался непригодным для изготовления аккумуляторов из-за его склонности к разрушению и выходу из строя после нескольких циклов зарядки-разрядки, но появление твердотельных аккумуляторов изменило ситуацию.

Твердотельные батареи, в которых используется негорючий твердый материал, считаются более безопасными, чем обычные литий-ионные батареи. Эти батареи также позволяют использовать новые высокоэффективные активные материалы.

Команда Технологического института Джорджии сотрудничала с Novelis, ведущим производителем алюминия и крупнейшим в мире переработчиком алюминия, чтобы изучить потенциал алюминиевой фольги в качестве материала для анода батареи. Чистая алюминиевая фольга показала плохие результаты при испытаниях аккумуляторов, но исследователи экспериментировали со смешиванием небольших количеств других материалов для создания фольги с уникальной микроструктурой.

Было протестировано более 100 различных материалов, и команда обнаружила, что алюминиевый анод с модифицированной микроструктурой демонстрирует улучшенные характеристики и стабильность в твердотельных батареях. Алюминиевый анод был способен хранить больше энергии и лития, чем другие типы анодных материалов, в результате чего создавались батареи с более высокой плотностью энергии.

Одним из заметных преимуществ алюминиевого анода является его экономичность. Использование фольги непосредственно в качестве компонента батареи исключает несколько производственных этапов, делая производственный процесс более эффективным и доступным.

Разработка аккумуляторов с алюминиевым анодом имеет большое значение для электромобилей и электроавиационной промышленности. Электромобили потенциально смогут преодолевать большие расстояния на одной зарядке, а электрические самолеты смогут преодолеть ограничение полетов на короткие расстояния. Батареи с алюминиевым анодом, разработанные командой Макдауэлла, могут проложить путь к более мощным аккумуляторным технологиям.

Исследовательская группа в настоящее время увеличивает размер батарей, чтобы лучше понять, как размер влияет на поведение алюминия. Они также активно изучают другие материалы и микроструктуры для разработки чрезвычайно доступной фольги для аккумуляторных систем.

В целом, это исследование демонстрирует возрождение алюминия как материала для аккумуляторов благодаря новым знаниям и технологии твердотельных аккумуляторов. Многообещающие характеристики батарей из алюминиевой фольги открывают возможности для более энергоэффективной и экономически эффективной архитектуры аккумуляторных элементов.

Ссылка: Лю, Ю. и др. (2023). Отрицательные электроды из алюминиевой фольги с многофазной микроструктурой для полностью твердотельных литий-ионных аккумуляторов. Природные коммуникации. doi.org/10.1038/s41467-023-39685-x.