В поисках новых батарей

Вопрос об устойчивости литий-ионных батарей вызывает споры: высокая потребность в сырье ухудшает их экологический баланс; условия добычи, непрозрачные цепочки поставок и необъяснимый вопрос о переработке также являются аргументами, выдвинутыми против литий-ионной батареи. Точное потребление сырья этими аккумуляторными системами варьируется в зависимости от различных типов батарей. Помимо лития, который составляет около 5 процентов от общего веса перезаряжаемых батарей, сырье включает медь, алюминий, никель, графит, а также кобальт, который также критически обсуждается, используется в литий-ионных батареях. Поэтому предпринимаются попытки разработать технологии, которые по возможности не требуют проблемного сырья. 

Таким образом, даже если нехватка лития не грозит, кажется целесообразным искать альтернативы для коммерческих аккумуляторных систем. В 2006 году ванадиево-окислительно-восстановительные батареи уже были коммерциализированы в качестве альтернативы в стационарных условиях. Эти батареи отличаются высокой циклической прочностью. Недостатком этих аккумуляторных систем является относительно сложная конструкция, поскольку необходимы резервуары для хранения и насосные системы. Совсем недавно были выпущены кальциевые и натриево-ионные батареи. 

Институт интегрированных систем и технологий компонентов Фраунгофера (IISB) уже 5 лет проводит исследования на алюминиево-ионных батареях. Результаты исследований в настоящее время являются отправной точкой для исследовательского консорциума „Альбатрос“, спонсируемого Федеральным министерством образования и исследований, в котором помимо IISB также участвуют Исследовательский институт Dechema из Франкфурта-на-Майне, Iolitec GmbH из Хайльбронна и Институт неорганической химии Технического университета Бергакадемия Фрайберг. Несмотря на то, что уровень производства все еще находится в отдаленном будущем, результаты предыдущих исследований, проведенных Fraunhofer IISB, являются многообещающими. Эффективность зарядки алюминиево-ионных батарей по-прежнему составляла 90 процентов после 10 000 циклов, а также скорость зарядки при тестовых испытаниях находится в многообещающем диапазоне всего за 30 секунд. Кроме того, в качестве электрода графит может использоваться вместо редкого сырья кобальта, марганца или никеля.

Источники:

pv-magazine, Статья Мариан Виллюхн (7.12.21): https://www.pv-magazine.de/2021/12/07/projekt-albatros-erforschung-von-lithium-freien-aluminium-ionen-batterien-gestartet/ (режим доступа 8.12.21 в 10.35)

pv-magazine, Статья Штефана Франца (29.11.2019): https://www.pv-magazine.de/2019/11/29/faires-lithium-aus-chile-geht-das/ (режим доступа 8.12.21 в 10.30)

Википедия, Статья «Vanadium-Redox-Akkumulator»: https://de.wikipedia.org/wiki/Vanadium-Redox-Akkumulator, режим доступа 8.12.2021 в 10.15