Алюминий-воздушные аккумуляторы дешевы, относительно компактны и не требуют подзарядки. Их используют как надежные источники электропитания там, где нет электросети, и ставят на некоторые модели электромобилей как дополнение к литий-ионным батареям для того, чтобы увеличить пробег. Для «перезарядки» металл-воздушного аккумулятора достаточно сменить металлический анод после того, как старый будет «съеден» электролитом в процессе окисления.
Однако у таких батарей есть немало недостатков, один из которых — невозможность долговременного хранения. По сути металл-воздушный аккумулятор нельзя отключить.
Электролит, который часто представляет собой водный раствор обычной поваренной соли в любом случае «съест» анод. Метод откачки электролита неэффективен, его остатки все равно провоцируют реакцию окисления. Алюминий-воздушные элементы питания при хранении теряют 80% своего заряда за месяц.
Ученым из MIT удалось решить эту проблему, сообщает ScienceDaily. Исследователи нашли способ предотвратить коррозию металлического анода, отделив его мембраной, на которую нанесен слой машинного масла. Оно препятствует окислению алюминия, продлевая срок службы аккумулятора.
В результате потери энергии при хранении сокращаются до 0,02% в месяц — в 4000 раз.
Алюминий, погруженный в воду, легко отталкивает масло. Это позволяет быстро восстановить работоспособность аккумулятора, закачав в отсек, отделенный мембраной, электролит.
Эксперименты ученых показали, что новый метод многократно продлевает срок хранения уже использовавшихся аккумуляторов. После нескольких циклов окисления и смены анода такую батарею можно вновь поместить на хранение, закачав в нее масло.
В этом случае без существенной потери заряда аккумулятор можно хранить до 24 дня вместо трех дней для существующих моделей металл-воздушных батарей. То есть, срок хранения увеличивается в восемь раз.
Новый конкурент
Исследователи полагают, что благодаря этому узконишевый продукт составит реальную конкуренцию литий-ионным батареям. Алюминий-воздушные батареи меньше по размерам и легче используемых сегодня в электрокарах аккумуляторов. И, как уже было сказано, не требуют подзарядки, а значит, и дорогостоящей инфраструктуры зарядных станций.
Открытие ученых MIT приближает воплощение мечты многих энтузиастов электромобилей о временах, когда электрокары будут быстро и дешево «заправлять» алюминием.
Но на этом пути остается еще несколько препятствий. Алюминий-воздушные «батарейки» все равно большие и тяжелые. Из-за этого их нельзя использовать в носимых гаджетах типа смартфонов.
С применением в электрическом транспорте тоже существуют дополнительные проблемы. Главная из них состоит в том, что в результате химической реакции в таких электрических элементах вырабатывается водород — крайне взрывоопасный газ. Поэтому металл-воздушные батареи рекомендуют использовать на открытом воздухе. А внутри силовой установки электромобиля они потребуют дорогой и сложной системы вентиляции и охлаждения.
Литий-ионные аккумуляторы пока остаются безальтернативным источником питания носимых гаджетов и электрокаров. Впрочем наука не стоит на месте. Недавно еще одна группа американских ученых решила проблему защиты от дендритов литий-металлических аккумуляторов. Это приближает выход на рынок батарей, способных накапливать на порядок больше энергии, чем литий-ионные.
