Ключевым фактором внедрения возобновляемых источников энергии является снижение затрат, экспериментируя с новыми экономически эффективными материалами для систем хранения, ученые продолжают добиваться важных успехов в этой области. Команда из Корнельского университета представила убедительный пример того, как может выглядеть этот прогресс, создав 3D-электрод из недорогого алюминия для экологически чистой батареи с очень длительным сроком службы.

Что касается материалов для аккумуляторов, алюминий обладает рядом привлекательных характеристик: он широко распространен в земной коре, он легкий и обладает высокой емкостью, когда речь идет о хранении энергии. Однако попытки использовать его в экспериментальных батареях были затруднены из-за коротких замыканий и отказов из-за неблагоприятных химических реакций со стекловолоконным сепаратором, который находится между анодом и катодом.

Команда Корнелла считает, что нашла способ обойти эту проблему, сначала объединив алюминий с подложкой из переплетенных углеродных волокон. Там, где типичные электроды батареи только двумерные, эта конструкция создает трехмерную структуру, в которой слои алюминия можно точно контролировать, а материал равномерно накапливается на углеродной структуре посредством ковалентного связывания по мере зарядки аккумулятора.

«В основном мы используем химическую движущую силу, чтобы способствовать равномерному осаждению алюминия в порах архитектуры», - говорит ведущий автор Цзинсю Чжэн. «Электрод намного толще и имеет более быструю кинетику».

Используя эту конструкцию электрода как часть экспериментальной батареи, команда получила перезаряжаемое устройство, которое прослужило до 10 000 циклов без каких-либо признаков неисправности. Это является хорошим предзнаменованием для его потенциала в качестве решения для сетевого хранения возобновляемой энергии, которое часто носит прерывистый характер и требует недорогих систем с высокой пропускной способностью, которые могут накапливать и выделять энергию в течение длительного периода времени.