Алуминий, сяра и сол са трите компонента на нов вид батерия, която е евтина, зарежда се бързо и не може да гори (снимка: Rebecca Miller / MIT)
Инженери от Масачузетския технологичен институт са разработили нов дизайн на батерия, използвайки традиционни и лесно достъпни материали – алуминий, сяра и сол. Батерията не само е евтина, но е устойчива на огън и повреди и може да се зарежда много бързо. А това може да я направи полезна за захранване на домовете или зареждане на електрически превозни средства.
Литиево-йонните батерии доминират в приложенията за съхранение на енергия през последните няколко десетилетия, благодарение на надеждността и високата енергийна плътност. Литият обаче става все по-оскъден и по-скъп. Същевременно клетките могат да бъдат опасни, да експлодират или да избухнат в пламъци, ако се повредят или използват неправилно. Необходими са по-евтини и по-безопасни алтернативи, особено когато светът преминава към възобновяема енергия и електрически превозни средства.
Екипът на MIT се е заел да проектира нов тип батерия от лесно достъпни, евтини материали. След известно време на търсене и някои проби и грешки учените се спряха на алуминий за единия електрод и сяра за другия, допълнени с електролит от разтопена хлоро-алуминатна сол. Всички тези съставки не само са евтини и обичайни, но не са запалими, така че няма риск от пожар или експлозия.
При тестове екипът демонстрира, че новите батерийни клетки могат да издържат на стотици цикли на зареждане и освен това да се зареждат много бързо – в някои експерименти по-малко от минута. Клетките биха стрували само една шеста от цената на литиево-йонните си „колеги“ с подобен размер.
Новите клетки не само могат да работят при високи температури до 200°C, но всъщност работят по-добре, когато са по-горещи – при 110°C батериите се зареждат 25 пъти по-бързо, отколкото при 25°C. Изследователите казват още, че акумулаторът не се нуждае от външна енергия, за да достигне тази повишена температура – неговият обичаен цикъл на зареждане и разреждане е достатъчен, за да го поддържа достатъчно топъл.
Въпреки че видът на солта в електролита е избран, защото има ниска точка на топене, той има друго предимство – естествено предотвратява образуването на дендрити. Тези метални жилки, които постепенно „растат“ между двата електрода, докато причинят късо съединение, са основен проблем при препятствие за батериите с литиево-йонните клетки.
Екипът казва, че новият дизайн на батерията би бил най-подходящ за „няколко десетки киловатчаса“, като например за захранване на индивидуален дом от възобновяеми източници. Подобни батерии могат да бъдат полезни и като зарядни станции за електрически превозни средства, най-вече благодарение на бързината.
Учените вече са патентовали алуминиево-сярните батерии от името на нова компания Avanti, която е съоснована от един от авторите на изследването.