アルミニウム充電式バッテリーのサイクル寿命は最大 10,000 回です

コーネル大学の学部長で工学教授のリンデン・アーチャー氏率いる研究チームは、アルミニウムまたは亜鉛を陽極として使用する電気化学セル用の、よりコスト効率の高い新しい材料を発見したと発表しました。また、アルミニウムを組み込んだこの新技術により、最大10,000回のエラーフリーサイクルを実現できる充電式電池を製造できることが実証され、高容量アルミニウム合金電池におけるデンドライト成長の問題を解決しました。こちらをクリックすると、電池機器を保護するための筐体を見つけることができます。

以前の大容量アルミニウム合金電池には、深刻なデンドライト成長の問題があり、電池の短絡、容量低下、およびその他の問題につながる可能性があります。

鄭静旭氏らは、基板の形状と表面化学を設計し、アルミニウム金属アノードの均一な堆積を促すことで、高電流・高容量のサイクル条件下でのアルミニウム合金電池におけるデンドライトの成長を回避できることを明らかにした。

同時に、炭素繊維基板の表面では、金属アルミニウムが「アルミニウム-酸素-炭素」結合を形成し、非常に均一な堆積層を形成することで、最終的に金属陽極が99%以上の高い可逆性と最大3600時間のサイクル安定性を実現できます。

アルミニウムの利点の XNUMX つは、地殻に豊富に存在し、XNUMX 価で軽量であるため、他の多くの金属よりも高いエネルギー貯蔵能力を備えていることです。

しかし、アルミニウムを電池の電極に組み込むのは難しい。アルミニウムはグラスファイバーセパレーターと化学反応を起こすため、グラスファイバーセパレーターで陽極と陰極を物理的に分離すると、化学反応によって電池が短絡し、故障してしまう。

研究者たちが考案した解決策は、アルミニウムとより強い化学結合を形成する、織り込まれた炭素繊維基板を設計することだった。バッテリーが充電されると、アルミニウムは共有結合、つまりアルミニウム原子と炭素原子間の電子対の共有によって、炭素構造内に析出する。

従来の充電式電池の電極は XNUMX 次元のみでしたが、この技術では XNUMX 次元 (または非平面) 構造を使用して、細かく制御できるアルミニウムのより深く、より一貫した層を可能にします。

実用的な条件下では、アルミニウム陽極電池は、他のアルミニウム二次電池よりも1桁以上高い容量で可逆的に充放電することができる。

この方法は、主に化学的推進力を利用して、3D構造の空隙へのアルミニウムの均一な堆積を促進します。 また、この新しい電極は厚みが大きく、他の電極よりもはるかに速く反応します。

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