Aluminium-batterier kan nu måle sig med lithium-ion-batterier

Amerikanske forskere har fremstillet et genopladeligt aluminium-batteri, hvis egenskaber kan måle sig med dem, som man opnår med lithium-ion-batterier.

Genopladelige lithium-ion-batterier anvendes i et utal af produkter fra mobiltelefoner og bærbare computere til elbiler. Verdensmarkedet udgør mere end 50 milliarder kroner, og det forventes at stige voldsomt i de kommende år.

Mange forventer dog, at den store efterspørgsel vil presse priserne i vejret, så det vil være interessant at finde alternativer.

Lynden Archers forskningsgruppe ved Cornell University i staten New York, USA, har nu opnået et gennembrud inden for genopladelige aluminium-batterier.

Andre forskere har før forsøgt at lave effektive genopladelige aluminium-batterier, men de er alle stødt på problemet, at de store aluminium-ioner har en tendens til at klumpe sig sammen i elektrolytten mellem anode og katode.

Det gør ledningsevnen mindre, og som modtræk har det været nødvendigt at anvende en høj temperatur for at presse ledningsevnen i vejret.

Højtemperatur-batterier er dog uegnede til en lang række formål.

Ionisk væske og nanotråde forbedrer egenskaberne

Lynden Archers forskningsgrupper har siden 2010 søgt efter andre elektrolytter end de traditionelt anvendte, så man kan få et batteri, der fungerer ved stuetemperatur.

De har nu fundet, at en særlig ionisk væske, 1-ethyl-3-methylimidazolium chlorid, er velegnet.

De har desuden fremstillet nanotråde af vanadium-oxid (V2O5), som anvendes i katoden. Det gør opladningsprocessen mere effektiv. Til anoden anvendes rent aluminium.

Med denne opskrift har forskergruppen fremstillet et batteri, som har en kapacitet på 305 mAh/g ved første afladning og en kapacitet på 273 mAh/g efter 20 afladninger/genopladninger. Det er sammenligneligt med det, som er muligt med lithium-ion-batterier.

Men der er flere problemer, som skal løses

Lynden Archer peger på, at der dog stadig er et stykke vej før aluminium-batterier for alvor kan tage konkurrencen op.

Den ioniske væske er for dyr til kommerciel brug, og det har vist sig, at der på anoden af rent aluminium kan dannes små metalspyd efter mange genopladninger, som kan ødelægge batteriet.

Begge disse forhold er noget som Archers forskningsgruppe nu har kastet sig over at finde løsninger på i håbet om, det vil blive muligt i fremtiden at bruge et af verdens mest almindelige metaller til batterier.

En fordel vil desuden være, at aluminium-batterier har sværere ved at bryde i brand end lithium-ion-batterier og derfor vil være mere sikre.

Dokumentation

The rechargeable aluminum-ion battery

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Fint med alternativer til de kendte batterier. Men hvilken spænding leverer de pr. celle? Jeg blev meget overrasket, da jeg opdagede, at lithium-ion-batterier giver 3,7 volt pr celle, hvor vi har været vant til, at spændingen ligger på 1,2 og 1,5 og 2,0 volt for henholdsvis Ni-Cd, brunstens- og blyakkumulatorer. Desuden er vægt pr. kWh interessant. Burde begge dele ikke være nævnt i en "ingeniør-artikel"???

  • 1
  • 0

Hvis du ser lidt på tegningen i linken ovenfor kan du se at der er tale om en ladespænding på omkring 0,8 V og en afladespændning på omkring 0.6 V. Det giver ca. samme energitæthed som genopladelige LI batterier, 200 Wh/kg. Hvis virkningsgraden kun er ca. 80% vil der være et ret stort varmeproblem men det største problem er nok at batteriet taber 10% af sin kapacitet efter bare 20 opladninger. Det er en spændende mulighed, men der er et stykke vej igen.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten