Napravljena od jeftinih, lako dostupnih materijala, aluminijum-sumporna baterija bi mogla da obezbijedi jeftino skladištenje obnovljivih izvora energije
Aluminijum-sumporna baterija je napravljena u potpunosti od lako dostupnih i jeftinih materijala, a razvili su je istraživači sa MIT-a. Baterija koristi aluminijum i sumpor kao dva materijala za elektrode, sa rastopljenim elektrolitom soli između.
Osim što su skupe, litijum-jonske baterije sadrže zapaljivi elektrolit, što ih čini manje nego idealnim za transport. MIT je počeo da proučava periodni sistem, tražeći jeftine metale koje obilato posjeduje naša planeta i koji bi mogli zamijeniti litijum.
Komercijalno dominantni metal, gvožđe, nema odgovarajuća elektrohemijska svojstva za efikasnu bateriju, ali drugi najzastupljeniji metal na tržištu, i zaista najzastupljeniji metal na Zemlji aluminijum ima ono što je potrebno.
Zatim se svelo na odluku sa čime upariti aluminijum za drugu elektrodu i kakvu vrstu elektrolita staviti između za prenos jona naprijed-nazad tokom punjenja i pražnjenja. Najjeftiniji od svih nemetala je sumpor, tako da je postao drugi materijal elektrode.
„Što se tiče elektrolita, nismo namjeravali da koristimo isparljive, zapaljive organske tečnosti koje su ponekad dovele do opasnih požara u automobilima i na drugim mjestima gdje su se primjenjivale litijum-jonske baterije“, rekli su iz MIT-a.
Pokušali su sa nekim polimerima, ali su na kraju gledali razne rastopljene soli koje imaju relativno niske tačke topljenja – blizu tačke ključanja vode. Kada temperatura padne na tjelesnu, postaje praktično da se prave baterije koje ne zahtjevaju posebnu izolaciju i mere zaštite od korozije.
Tri sastojka sa kojima su završili su jeftina i lako dostupna – aluminijum koji se ne razlikuje od folije u supermarketu; sumpor, koji je često otpadni proizvod procesa kao što je prerada nafte; i široko dostupne soli.
„Sastojci su jeftini, a stvar je bezbjedna – ne može da gori“, kaže MIT.
U svojim eksperimentima, tim je pokazao da baterije mogu da izdrže stotine ciklusa pri izuzetno visokim stopama punjenja, sa projektovanom cijenom po ćeliji od oko jedne šestine uporedivih litijum-jonskih ćelija.
Formiranje dendrita
Iznenađujuće, ispostavilo se da je rastopljena so koju je tim izabrao kao elektrolit jednostavno zbog niske tačke topljenja imala prednost.
Jedan od najvećih problema u pouzdanosti baterije je formiranje dendrita, koji su uski metalni šiljci koji se nakupljaju na jednoj elektrodi i na kraju rastu u kontaktu sa drugom elektrodom, uzrokujući kratki spoj i smanjujući efikasnost. Ali ova konkretna so je veoma dobra u sprečavanju tog kvara.
Hloro-aluminatna so koju su odabrali u suštini je povukla nestalne dendrite, istovremeno omogućavajući veoma brzo punjenje.
„Izvodili smo eksperimente sa veoma visokim brzinama punjenja, punili smo za manje od jednog minuta, i nikada nismo izgubili ćelije zbog kratkog spoja dendrita“, ističu istraživači.
Nova tehnologija je već osnova za novu spinoff kompaniju pod nazivom Avanti, koja je licencirala patente za sistem. Prvi zadatak kompanije je da pokaže da radi na velikoj količini baterija, a zatim da je podvrgne seriji stres testova, uključujući prolazak kroz stotine ciklusa punjenja.
Naučni rad objavljen u časopisu Nature možete pronaći na ovom linku.
