Der wiederaufladbare Aluminiumakku hat eine Lebensdauer von bis zu 10,000 Mal

Ein Forscherteam unter der Leitung von Cornell-Dekan und Ingenieurprofessorin Lynden Archer hat gaben bekannt, dass sie ein neues, kostengünstigeres Material für elektrochemische Zellen gefunden haben, die Aluminium oder Zink als Anode verwenden. Und es wurde gezeigt, dass die neue Technologie, die Aluminium enthält, wiederaufladbare Batterien produzieren kann, die bis zu 10,000 fehlerfreie Zyklen liefern können, wodurch das Problem des Dendritenwachstums in Hochleistungsbatterien aus Aluminiumlegierung gelöst wird. Hier klicken Sie können ein Gehäuse finden, um Ihr Batterieinstrument zu schützen.

Bei früheren Hochleistungsbatterien aus Aluminiumlegierungen gibt es ein ernsthaftes Dendritenwachstumsproblem, das zu Batteriekurzschlüssen, Kapazitätsverlust und anderen Problemen führen kann.

Zheng Jingxu und Mitarbeiter, durch Gestalten der Geometrie und Oberflächenchemie des Substrats und Induzieren einer gleichmäßigen Abscheidung der Aluminiummetallanode, kann Dendritenwachstum in Batterien aus Aluminiumlegierungen unter Hochstrom- und Hochkapazitäts-Zyklusbedingungen vermeiden.

Gleichzeitig bildet metallisches Aluminium auf der Oberfläche des Kohlefasersubstrats eine "Aluminium-Sauerstoff-Kohlenstoff"-Bindung, wodurch eine sehr gleichmäßige Abscheidungsschicht gebildet wird, die schließlich ermöglicht der Metallanode eine hohe Reversibilität von über 99 % und bis zu 3600 h Zyklenfestigkeit.

Einer der Vorteile von Aluminium ist, dass es in der Erdkruste reichlich vorhanden, dreiwertig und leicht ist und daher eine höhere Energiespeicherkapazität als viele andere Metalle hat.

Aber, Aluminium lässt sich nur schwer in die Elektroden von Batterien integrieren. Da es chemisch mit dem Glasfaserseparator reagiert, kommt es bei Verwendung eines Glasfaserseparators zur physikalischen Trennung von Anode und Kathode zu einem Kurzschluss und Ausfall der Zelle aufgrund der chemischen Reaktion.

Die Lösung der Forscher bestand darin, ein verwobenes Kohlefasersubstrat zu entwickeln, das stärkere chemische Bindungen mit Aluminium eingeht. Wenn die Batterie geladen wird, wird Aluminium durch kovalente Bindung, dh gemeinsames Elektronenpaar zwischen den Aluminium- und Kohlenstoffatomen, in die Kohlenstoffstruktur eingelagert.

Während Elektroden in herkömmlichen wiederaufladbaren Batterien nur zweidimensional sind, verwendet diese Technologie eine dreidimensionale (oder nicht planare) Struktur, die tiefere, gleichmäßigere Aluminiumschichten ermöglicht, die fein gesteuert werden können.

Unter Praxisbedingungen, Aluminiumanodenbatterien können um eine oder mehrere Größenordnungen mehr reversibel geladen und entladen werden als andere wiederaufladbare Aluminiumbatterien.

Das Verfahren nutzt hauptsächlich chemische Antriebskräfte, um die gleichmäßige Abscheidung von Aluminium in den Hohlräumen der 3D-Struktur zu fördern. Außerdem hat diese neue Elektrode eine größere Dicke und reagiert viel schneller als andere Elektroden.

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