https://dzen.ru/a/YU2pby0JfDzBQoNQ
2021. szeptember 24
Alumínium-ion akkumulátor. Mi ez? Miért nem adják ki? Végül is az alumínium könnyebben hozzáférhető, mint a lítium.
Sok az elektronika📈 , kevés a lítium📉 - nem lenne egyszerűbb alumínium akkumulátorokat feltalálni ? Végtére is, alumínium bőséges és olcsóbb, mint a lítium (a vegyületek, azaz a karbonátok árai).
💬 Elmondjuk, miért nem minden olyan egyszerű az alumínium-ion akkumulátorokkal, mint amilyennek látszik.
Az alumínium akkumulátorok osztályozása működési séma és elektrolit típusa szerint.
Az alumínium akkumulátorokkal kapcsolatos kérdésekre válaszolunk
Az Alion akkumulátor (a fém alumínium katódként működik) egy alternatív akkumulátortechnológiai koncepció, amely a legjobbak között szerepel*.
* - Az európai tanulmány elérhető az EC.europa.eu oldalon .
Röviden, jelenleg nincs elég előrelépés a reverzibilis alumínium tisztítás és leválasztás terén ahhoz, hogy az Al-katód versenyezzen a Li-ion akkumulátorokkal. Még mindig nincsenek megfelelő szilárd elektrolitok és kompatibilis pozitív elektródák - ezek nélkül a jellemzők sokkal rosszabbak, mint a meglévő akkumulátorok ( részletek a végén ).
⭐ Figyelem! Van még egy alumínium akkumulátor mechanikus újratöltéssel - ez egy másik elektrokémiai rendszer!
👇 Ez alapvető tudás a technológiáról. Most térjünk át a konkrétumokra.
1. Miért érdemes alternatívát keresni a lítium-ion helyett?
Az újratölthető akkumulátorok piacán a vezető anyagok a következők:lítium,
vezet,
kobalt,
foszfor.
📉 Az előrejelzések szerint a lítium, a kobalt és a foszfor ellátási problémákat okozhat a belátható jövőben.
2. Az alumínium jobb alternatíva a lítium helyett?
A helyettesítő anyagokat az elmúlt 30 évben kutatták . A szilárdtest alumínium-ion akkumulátor létrehozásának ötlete többször is felmerült a tudósokban.
🔎 Az alumínium az első leggyakoribb fém az altalajban és a harmadik az oxigén és a szilícium után az elemek között.
1 kg nyers alumíniumból kétszer annyi atomot vonnak ki, mint a lítiumból. Ezenkívül a fém előállításával és feldolgozásával foglalkozó vállalkozások széles körben elterjedtek és aktívan működnek.
3. Van egy lista az alumínium-ion akkumulátorok fő előnyeiről?
Eszik. Megbízható tulajdonságokat gyűjtöttünk össze, amelyeket kutatások igazolnak.
▶ Az állításokra mutató hivatkozások [szögletes zárójelben] vannak megadva .Az elektrokémiai tulajdonságok finomhangolása az alumínium katódnak a legtöbb fémelemmel való ötvözhetősége miatt [ forrás „Extractive Metallurgy of Aluminium” ];
A térfogati kapacitás 4-szer nagyobb, mint a lítiumé (8 Ah/cm3 versus 2 Ah/cm3) [ forrás : „Quest for noaqueous multivalens Secondary akkumulátor: Magnézium és azon túl” ];
Az alumínium a térfogati kapacitás tekintetében vezető szerepet tölt be az összes elem közül [ forrás „Az alumínium akkumulátorok áttekintése és jövőbeli perspektívái” ];
Az alumíniumionokat tartalmazó szilárdtest-akkumulátorok biztonsága és kevesebb környezeti ártalma, mint a lítiumiparban [ forrás „Separators and electrolites for rechargeable battery: Fundamentals and perspektívák” ];
Olcsó az anyag széles körű elterjedése, az altalajban található nagy készletek, valamint a kitermelés és feldolgozás fejlett infrastruktúrája miatt [ forrás „Történelmi információk” ].
4. Miért nem készít akkor senki ilyen csodálatos elemeket?
Egyszóval az ő idejük még nem jött el. Magyarázzuk meg, miért korai megjelenésük.
Összességében több mint 2000* tudományos cikk létezik az alumínium akkumulátorokról , és alig több mint száz az alumínium-lítium akkumulátorokról [ a nemzetközi közösség tudósai, köztük az oroszok is kiszámították - a tanulmány PDF-fájlja ]. Kína aktívabban kutat, mint mások.
* - összehasonlításképpen a lítium-ion technológiának már körülbelül 40 000 tudományos cikke van 1990 és 2020 között [ forrás ].
A tudományos munkák azonban sikeres tapasztalatokat adnak, pozitívak és ígéretesek. Gyakran hiányzik a részletek és a magyarázat, hogy miért választottak bizonyos anyagokat, és miért nem másokat.
Kevés szó esik a technológia valódi hiányosságairól. Ez az oka annak, hogy nem kaphatók alumínium-ion akkumulátorok.
5. Mik az alumínium-ion akkumulátorok hátrányai?A kapacitás gyorsan romlik - az akkumulátor belsejében az alumínium visszafordíthatatlanul tönkremegy a korrózió következtében (a feszültség hajtóereje megakadályozza az oxidfilm megőrzését a felületen);
Rövid élettartam az elektrolit arányának csökkenése miatt az alumínium katód és a fém anódok felületén lezajló kémiai reakciók következtében bármilyen folyékony kémiai összetétel esetén;
A problémák megoldására (még) nem találtak anyagokat - kompatibilis szilárdtest elektrolitokat és szilárd szigetelőket;
A vékonyréteg-technológiákat nem fejlesztették ki – elméletileg segíthetnek a hiányosságok leküzdésében;
Még ha a szilárdtest-elektrolitok és a vékonyréteg-technológiák terén is haladnak előrelépések , az első helyen áll a fejlett infrastruktúrával és piaccal rendelkező lítium-ion akkumulátorok terén.
Röviden összefoglaljuk az Al-iont
Ennek eredményeként az alumínium-ion akkumulátorok mindig lemaradnak a lítium-ion akkumulátorok mögött . Minden előnyük ellenére (a katódfém elérhetősége a mélyben és olcsósága, kapacitása) gyorsan lebomlanak és kevés az élettartamuk.
Új elektrolit, szeparátor és anód anyagok segíthetnek megoldani az alumínium akkumulátorok problémáit, de még mindig kutatnak.
⭐ Független tanulmányozáshoz ajánljuk a „ The Aluminium-Ion Battery: A Sustainable and Seminal Concept ” című munkát, amelyet a világ minden tájáról, köztük Oroszországból származó tudósok erőfeszítései révén fejlesztettek ki.
👉 Hosszú évek óta nem volt csere a Li-ionra – tudd meg, miért !
Hasonló szokatlan kérdései vannak az akkumulátorokkal kapcsolatban? Ír.
🔻 Milyen más típusú akkumulátorok kaphatók már?
Nátrium-ion akkumulátor a CATL-től: jobb, mint a lítium-ion, ha...
LiFePO4 (LFP) akkumulátorok: mik ezek, előnyei és mi a jobb...
Elemek, egy lépés előre: LMFP (mangánnal) LFP helyett - hosszabb...
Lítium-titanát akkumulátor (LTO) a normál autóakkumulátor helyett:...
Melyik jövő akkumulátora illik jobban a szibériai...
