Что имеем, то храним: новости о разработках в cфере накопления энергии

Аккумулятор из сажи и бетона, алюминиевые аноды и спасение репутации литийионных батарей — ​наш обозреватель собрал новости о разработках в cфере накопления энергии.

Хороший аккумулятор нуждается в двух вещах: высокой плотности энергии (чтобы питать устройства) и стабильности (чтобы держал заряд и не отдал концы после тысячи циклов заряда-разряда). Трудно сказать, окажется ли хорошим аккумулятор, разработанный в Массачусетском технологическом институте (США). Но то, что он один из самых необычных, — ​факт.

Инженеры предлагают хранить энергию в суперконденсаторах из технического углерода (сажи) и воды, встроенных в бетонный фундамент дома. Они смогут запасать энергию и не будут влиять на прочность фундамента и его стоимость. Другой вариант — ​бетонное дорожное полотно, которое можно настроить на бесконтактную зарядку электромобилей.

В Технологическом институте Джорджии (США) разработали твердотельные батареи с анодами из алюминиевой фольги. Алюминиевые аноды обеспечивают более высокую плотность энергии и стабильность батарей. Авторы на страницах Nature Communications утверждают, что их ноу-хау будет дешевле в производстве и позволит электромобилям работать дольше. Идея с алюминиевой фольгой не нова, но в обычном литийионном аккумуляторе алюминий разрушается за несколько циклов заряда-разряда. Уже давно инженеры пришли к выводу, что это не самый подходящий материал для таких батарей. Однако появление на авансцене твердотельных аккумуляторов заставило вернуться к алюминиевым анодам. Американцы придумали добавки, которые позволяют создать фольгу с микроструктурами, что удлиняет срок службы анодов и повышает плотность энергии в твердотельных батареях.

На защиту литийионных аккумуляторов встали британские ученые (не надо смеяться!). В Бирмингемском университете совершили прорыв в преодолении проблем катодных материалов с высоким содержанием никеля. Обнаружено, что разрушение богатых никелем катодных материалов в батареях — ​следствие так называемой кислородной дыры, когда ион кислорода теряет электрон. Это играет решающую роль в деградации катодов LiNiO₂: ускоряется высвобождение кислорода, который может еще больше разрушить материал катода. Британцы предложили добавлять в материал катодов легирующие примеси. «Повышая стабильность и долговечность этих типов литийионных батарей, мы прокладываем путь к более эффективным и надежным системам хранения энергии», — ​пишет в статье для журнала Joule один из авторов исследования доктор Анналена Генрайт-Шривер.