- Устройство может стать реальной альтернативой щелочным батареям и литий-ионным аккумуляторам, используемым в мобильных устройствах.
- Аккумуляторы имеют высокую производительность и длительный срок службы и не воспламеняются
Изображение алюминиевого аккумулятора, разработанного группой исследователей из Стэнфорда.
Ученые работают на опережение над созданием аккумуляторов, которые позволили бы молниеносно заряжать наши мобильные устройства. В декабре прошлого года мы рассказывали о значительном прорыве, сделанном в этой связи исследователями Наньянского технологического университета: речь идет о литий-ионном аккумуляторе, использующем для создания анода гелевый материал из диоксида титана и заряжающемся до 70 % в течение двух минут. Сегодня группе исследователей из Стэнфордского университета удалось разработать высокопроизводительный алюминий-ионный аккумулятор с длительным сроком эксплуатации, позволяющий зарядить мобильный телефон всего за одну минуту.
Работа над алюминий-ионными аккумуляторами продолжается уже несколько лет; тем не менее, ранее созданные прототипы оказывались неспособны производить достаточно высокое напряжение, особенно после нескольких циклов перезарядки. Разработчикам из Стэнфорда удалось преодолеть это препятствие за счет сочетания алюминиевого анода и графитового катода. Результаты работы были опубликованы 8 апреля в журнале Nature в статье «Сверхбыстрые перезаряжаемые алюминий-ионные аккумуляторы».
Видео, записанное стэнфордскими исследователями, в котором они рассказывают об устройстве разработанного прототипа.
Свойства материалов, использованных в этом новом устройстве, позволяют решить значительные недостатки как щелочных батареек (небезопасных для окружающей среды), так и многих литий-ионных аккумуляторов, используемых сегодня в компьютерах, планшетах и мобильных телефонах: новые аккумуляторы не только выдерживают до 7500 циклов перезарядки по сравнению со стандартными 1000 циклами (без потери емкости), благодаря алюминиевому аноду они намного безопаснее, поскольку не воспламеняются даже в случае нарушения целостности, а благодаря гибкости могут быть с успехом использованы в гибких устройствах нового поколения.
Несмотря на то, что алюминиевый аккумулятор все еще является опытным образцом, все указывает на хорошие возможности коммерциализации и, учитывая вышеупомянутые характеристики, низкую себестоимость. У исследователей все еще остается нерешенной задача увеличить напряжение: прототип способен генерировать около двух вольт, что больше чем 1,5 В щелочных батареек, но меньше 4 В литиевых аккумуляторов. Тем не менее, химик, возглавляющий группу ученых из Стэнфорда, Хун-цзе Дай заявил о том, что «улучшение свойств материала, из которого изготовлен катод, приведет к повышению напряжения». Когда ему это удастся, мы получим безопасные аккумуляторы с сверхбыстрой скоростью зарядки, длительным сроком эксплуатации, гибкие, безопасные для окружающей среды и дешевые, которые также смогут быть использованы для сохранения и подачи электричества в крупных электросетях.
