Raziskovalci iz Slovenije in Švedske so razvili nov koncept aluminijevih baterij, ki ima dvakrat višjo energijsko gostoto od predhodnih baterij, hkrati pa je osnovan na pogostih in okolju manj škodljivih materialih, so sporočili s Kemijskega inštituta. Dodali so, da bo to vodilo do znižanja cene in manjšega okoljskega vpliva baterij. Sistem ima sicer potencialno aplikacijo v stacionarnem shranjevanju električne energije, na primer shranjevanje električne energije iz sončnih in vetrnih elektrarn.

Kot pravijo na Kemijskem inštitutu, uporaba aluminijevih akumulatorjev ponuja več prednosti, med drugim visoko kapaciteto aluminijeve kovinske anode in že obstoječe ter preverjene postopke za proizvodnjo in recikliranje aluminija. V primerjavi z današnjimi litij-ionskimi baterijami bi lahko ta koncept vodil do bistvenega znižanja cene baterij.

»Cena materialov in okoljski vplivi, ki jih pričakujemo pri našem novem konceptu, so precej nižji od današnjih, zaradi česar je naš sistem primeren za obsežnejšo uporabo, na primer v solarnih parkih ali zashranjevanje vetrne energije,« je povedal Patrik Johansson iz oddelka za fiziko na Tehnični univerzi Chalmers v Göteborgu.

Rezultati dela dveh raziskovalnih skupin, ki ju vodita Johansson in Robert Dominko s Kemijskega inštituta, so bili objavljeni v znanstveni reviji Energy Storage Materials. Avtorji članka so Jan Bitenc, Niklas Lindahl, Alen Vižintin, Muhammad E. Abdelhamid, Robert Dominko in Patrik Johansson.

Prejšnji koncepti aluminijevih baterij so uporabljali aluminijevo anodo in grafitno katodo, vendar grafitna katoda ne omogoča dovolj visoke energijske gostote za praktično uporabo.

V novem konceptu so slovenski in švedski raziskovalci namesto grafita aluminijevo anodo in katodo pripravili na osnovi antrakinona. Antrakinonske katode za uporabo v večvalentnih baterijah je razvil Jan Bitenc z odseka za kemijo materialov na Kemijskem inštitutu.

»Za razliko od prejšnjih grafitnih katod, ki so shranjevale negativno nabite ione, organska antrakinonska katoda omogoča shranjevanje pozitivno nabitih nosilcev naboja. Prednost teh organskih molekul je v tem, da omogočajo shranjevanje pozitivno nabitih nosilcev naboja iz elektrolita, ki omogoča prenašanje naboja med elektrodama, kar omogoča višjo energijsko gostoto akumulatorja,« pojasnjujejo na Kemijskem inštitutu.

»Ker nov katodni material omogoča uporabo primernejšega nosilca naboja, lahko baterije bolje izkoristijo potencial aluminija. Zdaj delo nadaljujemo z iskanjem še boljšega elektrolita. Trenutna različica vsebuje klor - tega se želimo znebiti,« je povedal raziskovalec Niklas Lindah.

Trenutno komercialno dostopne aluminijeve baterije še ne obstajajo in tudi sama tematika je v raziskovalnem svetu relativno nova. Vprašanje je tudi, ali bi aluminijeve baterije sploh lahko enkrat zamenjale litij-ionske baterije, so zapisali na Tehnični univerzi Chalmers.

Raziskovalci se nadejajo, da bi jih enkrat lahko zamenjali, gotovo pa lahko aluminijeve baterije služijo kot komplementarna možnost, ki omogoča, da so litij-ionske uporabljene le tam, kjer je to nujno potrebno, pravi Johansson.

»Trenutno je energijska gostota aluminijevih baterij le 50 odstotkov energijske gostote litij-ionskih baterij, vendar je naš dolgoročni cilj doseči primerljivo energijsko gostoto. Glavno delo, ki nas čaka, je povezano z razvojem elektrolita in razvojem izboljšanega elektrokemijskega mehanizma. Kljub temu je aluminij v teoriji bistveno boljši, saj je večvalenten, kar pomeni, da en prenesen ion pomeni več prenesenih elektronov. Hkrati pa imajo aluminijeve baterije potencial, da so okolju prijaznejše,« je še povedal Johansson.