Алюминий-ионные батареи могут вытеснить литий-ионные
Современные аккумуляторные батареи, применяемые в смартфонах, ноутбуках и планшетах, как правило, являются литий-ионными, реже – литий-полимерными. Несмотря на популярность, литий-ионным батареям присущ ряд недостатков: лимит циклов перезарядки составляет порядка 1 тыс., постепенное «старение» батареи, которое выражается в снижении ее емкости, а также долгое время зарядки. Отметим, что стоимость лития довольно высока, поэтому и батареи Li-Ion тоже стоят недешево.
Эти батареи заряжаются долго потому, что от слишком интенсивного заряда такие аккумуляторы перегреваются и могут взорваться. Как следствие, их в обязательном порядке снабжают встроенной электронной схемой для недопущения перегрева.
Однако, недавно появилось новое решение: литий можно заменить на алюминий, что приведет к появлению алюминий-ионной батареи. По устройству такая батарея похожа на литий-ионную, разница заключается только в применении алюминия. Достоинство: алюминий намного дешевле лития. Минус: низкое напряжение батареи, поскольку алюминий является намного менее активным металлом, чем литий. Алюминий-ионная (Al-Ion) батарея способна выдать напряжение порядка 2 В, в то время как типичная Li-Ion обеспечивает напряжение 3,6 В. Решение проблемы, впрочем, возможно – есть идея установить последовательно две батареи в одном корпусе. Другим недостатком алюминий-ионной батареи является также низкая энергетическая плотность (40 Вт/кг, тогда как у Li-Ion 100-260 Вт/кг).
А вот дальше идут сплошные достоинства. Новая батарея будет способна выдерживать 7,5 тысяч циклов перезарядки и не будет склонна к возгоранию или взрыву (именно из-за меньшей активности металла). Кроме того, алюминий-ионную батарею можно сделать гибкой или придать ей желаемую ей форму, примерно как в литий-полимерных батареях.
И самое главное: Al-Ion батареи можно будет полностью зарядить всего за минуту. При повреждении такого аккумулятора он не взорвется даже если попадет в огонь. Кроме того, если его просверлить, он продолжат работать (в качестве катода в алюминий-ионных батареях предполагается использовать графит).
В ближайшем будущем ученые продолжат работу по улучшению характеристик алюминий-ионных аккумуляторов. В частности, необходимо найти пути повышения их энергоплотности.
В целом перспективы у алюминий-ионного аккумулятора просто превосходные и могут здорово продвинуть вперед индустрию по производству электромобилей.