Konsep Baharu Boleh Memungkinkan Bateri Lebih Mesra Alam

Konsep baharu untuk bateri aluminium mempunyai dua kali ganda ketumpatan tenaga berbanding versi sebelumnya, diperbuat daripada bahan yang banyak, dan boleh menyebabkan pengurangan kos pengeluaran dan kesan alam sekitar. Idea ini berpotensi untuk aplikasi berskala besar, termasuk penyimpanan tenaga suria dan angin. Penyelidik dari Universiti Teknologi Chalmers, Sweden, dan Institut Kimia Kebangsaan, Slovenia, berada di belakang idea itu.

Menggunakan teknologi bateri aluminium boleh menawarkan beberapa kelebihan, termasuk ketumpatan tenaga teori yang tinggi, dan hakikat bahawa sudah wujud industri yang mantap untuk pembuatan dan kitar semulanya. Berbanding dengan bateri lithium-ion' hari ini, para penyelidik' konsep baru boleh mengakibatkan kos pengeluaran yang jauh lebih rendah.

& quot;Kos bahan dan kesan alam sekitar yang kami bayangkan daripada konsep baharu kami adalah jauh lebih rendah daripada apa yang kami lihat hari ini, menjadikannya sesuai untuk penggunaan skala besar, seperti taman sel suria, atau penyimpanan tenaga angin, contohnya," kata Patrik Johansson, Profesor di Jabatan Fizik di Chalmers.

& quot;Selain itu, konsep bateri baharu kami mempunyai dua kali ganda ketumpatan tenaga berbanding dengan bateri aluminium yang'teknologi terkini' hari ini."

Reka bentuk sebelumnya untuk bateri aluminium telah menggunakan aluminium sebagai anod (elektrod negatif) -- dan grafit sebagai katod (elektrod positif). Tetapi grafit memberikan kandungan tenaga yang terlalu rendah untuk mencipta sel bateri dengan prestasi yang mencukupi untuk berguna.

Tetapi dalam konsep baru, yang dibentangkan oleh Patrik Johansson dan Chalmers, bersama-sama dengan kumpulan penyelidik di Ljubljana yang diketuai oleh Robert Dominko, grafit telah digantikan oleh katod organik, berstruktur nano, diperbuat daripada molekul berasaskan karbon antrakuinon.

Katod antrakuinon telah dibangunkan secara meluas oleh Jan Bitenc, sebelum ini penyelidik jemputan di Chalmers daripada kumpulan di Institut Kimia Kebangsaan di Slovenia.

Kelebihan molekul organik ini dalam bahan katod ialah ia membolehkan penyimpanan pembawa cas positif daripada elektrolit, penyelesaian di mana ion bergerak di antara elektrod, yang memungkinkan ketumpatan tenaga yang lebih tinggi dalam bateri.

& quot;Oleh kerana bahan katod baharu memungkinkan untuk menggunakan pembawa cas yang lebih sesuai, bateri boleh memanfaatkan potensi aluminium' dengan lebih baik. Kini, kami meneruskan kerja dengan mencari elektrolit yang lebih baik. Versi semasa mengandungi klorin -- kami mahu menyingkirkannya," kata penyelidik Chalmers, Niklas Lindahl, yang mengkaji mekanisme dalaman yang mengawal penyimpanan tenaga.

Setakat ini, tiada bateri aluminium yang tersedia secara komersil, malah dalam dunia penyelidikan ia agak baharu. Persoalannya ialah jika bateri aluminium akhirnya boleh menggantikan bateri lithium-ion.

& quot;Sudah tentu, kami berharap mereka boleh. Tetapi di atas semua itu, ia boleh menjadi pelengkap, memastikan bahawa bateri litium-ion hanya digunakan jika perlu. Setakat ini, bateri aluminium hanya separuh padat tenaga berbanding bateri lithium-ion, tetapi matlamat jangka panjang kami adalah untuk mencapai ketumpatan tenaga yang sama. Masih terdapat kerja yang perlu dilakukan dengan elektrolit, dan dengan membangunkan mekanisme pengecasan yang lebih baik, tetapi aluminium pada dasarnya merupakan pembawa cas yang jauh lebih baik daripada litium, kerana ia adalah multivalen -- yang bermaksud setiap ion'mengkompensasikan' untuk beberapa elektron. Tambahan pula, bateri mempunyai potensi untuk menjadi kurang berbahaya kepada alam sekitar," kata Patrik Johansson.