Амфионный аккумулятор стабилизировали пористой фольгой

Амфионные аккумуляторы (DIBs) представляют собой батареи, в которых в качестве материала для анода и катода используется графит. По сравнению с литий-ионными аккумуляторами (Li-ion), в которых материалом для катода могут служить кобальтат лития или литий-феррофосфат, DIBs дешевле и обладают большим диапазоном допустимого рабочего напряжения. В Li-ion предельные показатели напряжения оцениваются в 2,5–4,4 вольт.

Ранее ученые из Китайской академии наук разработали бюджетный алюминиево-графитный прототип DIB с использованием алюминиевой фольги (AGDIB) в качестве электрического и анодного коллектора. Устройство характеризовалось высокой плотностью энергии и вместе с тем являлось нестабильным. В частности, во время интенсивного движения пользователя (езды на велосипеде) фольга деформировалась, что повышало утечку тока.

В новой работе авторы изменили конструкцию трехмерного алюминиевого слоя, сделав его пористым. Фольга равномерно покрывалась слоем углерода (pAl/C), который также выполнял функции коллектора. Тесты показали, что пористая структура снижает риск механического повреждения фольги за счет формирования пленки из твердого электролита (SEI). Кроме того, пористая структура уменьшала длину диффузионного пути ионов.

По словам ученых, такой аккумулятор может сохранять стабильность в течение 1 тысячи подзарядок, совершаемых с шагом в 30 минут. Падение мощности при этом составляет около 11 процентных пунктов. Плотность энергии батареи оценивается в 204 ватт-часов на килограмм в минус первой степени при плотности мощности, равной 3084 ватт на килограмм в минус первой степени. Это вдвое больше, чем показатели коммерческих Li-ion.