แบตเตอรี่อลูมิเนียม

เกือบสามสิบปีของการค้นหาวิธีปรับปรุงแบตเตอรี่อะลูมิเนียมไอออนใกล้จะสิ้นสุด แบตเตอรี่ก้อนแรกที่มีขั้วบวกอลูมิเนียมที่สามารถชาร์จได้อย่างรวดเร็วในขณะที่ราคาไม่แพงและทนทานได้รับการพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์จาก Stanford University

นักวิจัยระบุอย่างมั่นใจว่าการผลิตผลสมองของพวกเขาอาจกลายเป็นทางเลือกที่ปลอดภัยสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่ใช้กันทั่วไปในทุกวันนี้เช่นเดียวกับแบตเตอรี่อัลคาไลน์ซึ่งเป็นอันตรายต่อสิ่งแวดล้อม

มันจะไม่ฟุ่มเฟือยที่จะจำได้ว่าบางครั้งแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนติดไฟ ศาสตราจารย์เคมี Hongji Dai มีความมั่นใจว่าแบตเตอรี่ก้อนใหม่ของเขาจะไม่สว่างแม้ว่ามันจะถูกเจาะทะลุก็ตาม เพื่อนร่วมงานของศาสตราจารย์เดย์กล่าวถึงแบตเตอรี่ใหม่ว่า "แบตเตอรี่อลูมิเนียมไอออนแบบชาร์จได้เร็วที่สุด"

เนื่องจากต้นทุนต่ำความปลอดภัยจากอัคคีภัยและความสามารถในการสร้างความเข้มของไฟฟ้าที่มีความสำคัญอลูมิเนียมได้ดึงดูดความสนใจของนักวิจัยมานาน แต่หลายปีที่ผ่านมาได้สร้างแบตเตอรี่อะลูมิเนียมไอออนเชิงพาณิชย์ที่สามารถผลิตกระแสไฟฟ้าได้อย่างพอเพียง

นักวิทยาศาสตร์ต้องเอาชนะอุปสรรคมากมายเช่น: การสลายตัวของวัสดุแคโทด, แรงดันไฟฟ้าเซลล์ต่ำ (ประมาณ 0.55 โวลต์), การสูญเสียความจุและวงจรชีวิตไม่เพียงพอ (น้อยกว่า 100 รอบ), การสูญเสียพลังงานอย่างรวดเร็ว (จาก 26 ถึง 85 เปอร์เซ็นต์หลังจาก 100 รอบ)

ตอนนี้นักวิทยาศาสตร์ได้แนะนำแบตเตอรี่อลูมิเนียมที่มีความเสถียรสูงซึ่งพวกเขาใช้แอโนดโลหะที่ทำจากอลูมิเนียมที่จับคู่กับแคโทดของโฟมกราไฟท์สามมิติ ก่อนหน้านี้ได้มีการทดลองใช้วัสดุต่าง ๆ มากมายสำหรับแคโทดและการตัดสินใจเลือกใช้กราไฟท์โดยบังเอิญ นักวิทยาศาสตร์จากกลุ่ม Hongji Daya ได้ระบุวัสดุกราไฟท์หลายประเภทที่ให้ผลผลิตสูงมาก

ในตัวอย่างการทดลองของพวกเขาทีมมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดวางขั้วบวกอลูมิเนียมแคโทดแกรไฟต์และอิเล็กโทรไลต์อิออนของเหลวที่ปลอดภัยซึ่งประกอบด้วยสารละลายเกลือเป็นส่วนใหญ่ในถุงโพลิเมอร์ยืดหยุ่น

ศาสตราจารย์ไดและกลุ่มของเขาบันทึกวิดีโอซึ่งแสดงให้เห็นว่าแม้ว่าคุณจะเจาะเปลือกแบตเตอรี่ของพวกเขาจะยังคงทำงานต่อไปชั่วขณะหนึ่งและจะไม่สว่างขึ้น

ข้อได้เปรียบที่สำคัญของแบตเตอรี่ใหม่คือการชาร์จอย่างรวดเร็ว โดยทั่วไปแบตเตอรี่สมาร์ทโฟนลิเธียมไอออนจะชาร์จประจุใหม่ในเวลาไม่กี่ชั่วโมงในขณะที่ต้นแบบของเทคโนโลยีใหม่แสดงให้เห็นถึงความเร็วในการชาร์จที่ไม่เคยปรากฏมาก่อนถึงหนึ่งนาที

ความทนทานของแบตเตอรี่ใหม่นั้นโดดเด่นเป็นพิเศษ อายุการใช้งานแบตเตอรี่มากกว่า 7500 รอบการชาร์จและไม่มีการสูญเสียพลังงาน ผู้เขียนรายงานว่านี่เป็นแบตเตอรี่อะลูมิเนียมไอออนรุ่นแรกที่มีการชาร์จที่รวดเร็วและมีความเสถียรหลายพันรอบ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั่วไปสามารถทนต่อได้เพียง 1,000 รอบเท่านั้น

คุณสมบัติที่โดดเด่นของแบตเตอรี่อลูมิเนียมคือความยืดหยุ่น แบตเตอรี่สามารถโค้งงอซึ่งแสดงถึงศักยภาพในการใช้งานในอุปกรณ์แบบยืดหยุ่น นอกจากนี้อลูมิเนียมนั้นราคาถูกกว่าลิเธียมมาก

ดูเหมือนว่ามีแนวโน้มที่จะใช้แบตเตอรี่ชนิดนี้สำหรับการจัดเก็บพลังงานทดแทนด้วยมุมมองในการสำรองข้อมูลสำหรับการจัดหาเครือข่ายไฟฟ้าที่ตามมาเนื่องจากนักวิทยาศาสตร์ล่าสุดกล่าวว่าแบตเตอรี่อลูมิเนียมสามารถชาร์จได้นับหมื่นครั้ง

ตรงกันข้ามกับองค์ประกอบที่ใช้กันอย่างแพร่หลาย AA และ AAA ที่มีแรงดันไฟฟ้า 1.5 โวลต์แบตเตอรี่อลูมิเนียมไอออนสร้างแรงดันประมาณ 2 โวลต์ นี่คือตัวบ่งชี้ที่สูงที่สุดที่ทุกคนทำได้ด้วยอลูมิเนียมและในอนาคตตัวบ่งชี้นี้จะได้รับการปรับปรุงผู้พัฒนาแบตเตอรี่ใหม่กล่าว

ในขณะที่ความหนาแน่นในการจัดเก็บพลังงานอยู่ที่ 40 W ชั่วโมงต่อกิโลกรัม แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ตัวเลขนี้สูงถึง 206 วัตต์ต่อกิโลกรัม อย่างไรก็ตามการปรับปรุงวัสดุแคโทดนั้นศาสตราจารย์หงจิได๋ในท้ายที่สุดจะนำไปสู่การเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าและการเพิ่มขึ้นของความหนาแน่นของการจัดเก็บพลังงานในแบตเตอรี่เทคโนโลยีอลูมิเนียมไอออน ไม่ว่าในกรณีใดข้อได้เปรียบหลายอย่างของเทคโนโลยีลิเธียมไอออนก็ประสบความสำเร็จแล้ว ที่นี่ต้นทุนต่ำรวมกับความปลอดภัยและการชาร์จความเร็วสูงและความยืดหยุ่นและอายุการใช้งานที่ยาวนาน