Aluminium lebih banyak dan lebih murah daripada litium, menjadikannya berpotensi menarik untuk penyimpanan tenaga berskala besar walaupun teknologi tidak pernah menjadi cukup ringan untuk kegunaan automotif atau telefon.
Aluminium juga mempunyai kelebihan berbanding litium bahawa ia boleh digunakan dalam bentuk logam tanpa masalah keselamatan yang membangkitkan litium logam.
Pasukan Cornell berusaha untuk mengetahui mengapa bateri aluminium mengembangkan litar pintas dan mati setelah hanya beberapa kitaran pengecasan - mengkaji sel sederhana di mana katod aluminium logam menghadapi anoda keluli tahan karat di seberang pemisah serat kaca yang direndam dalam elektrolit.
Puncak aluminium jarak dekat yang tinggi tumbuh pada keluli tahan karat dalam beberapa kitaran pelepasan cas, mendorong gentian kaca dan pintas ke elektrod aluminium yang bertentangan. Perkara yang sama berlaku dengan menggunakan busa nikel bukan satah bukannya keluli tahan karat rata.
Endapan bergunung ini mengunci aluminium, mengakibatkan pengurangan tenaga demi kitaran dalam tenaga yang tersimpan dalam jangka pendek sel, menurut Cornell.
Ini bukan pengetahuan baru, dan juga perkara seterusnya yang disahkan oleh Cornell: bahawa sebahagian besar masalah adalah keinginan aluminium untuk bertindak balas dengan pemisah gentian kaca, dan kurangnya semangat untuk permukaan anod keluli tahan karat atau nikel.
Persoalannya menjadi: adakah permukaan elektrod yang ingin disatukan oleh aluminium daripada gentian kaca.
Dan jawapan Cornell adalah 'ya': serat karbon dengan permukaan teroksidasi - satu yang membolehkan ikatan CO-Al terbentuk, menghubungkan serat ke logam.
Pengoksidaan bebas dengan pendedahan kepada elektrolit, yang merupakan campuran imidazolium klorida dan aluminium klorida yang secara semula jadi menempelkan oksigen ke banyak kerosakan pada permukaan karbon.
Daripada membentuk puncak, ion aluminium mendarat di permukaan karbon teroksidasi terkumpul di sisi dan bukannya ke atas, membentuk tikar kristal nano yang rata (lihat foto). Walaupun kristal yang lebih besar tumbuh setelah permukaan ditutup sepenuhnya, mereka tetap rendah dan tidak naik ke puncak - dan ini tetap berlaku pada arus yang lebih tinggi yang biasanya mendorong pertumbuhan yang tidak rata.
Anod telah kembali melebihi 99% aluminium yang didepositkan melalui beratus-ratus kitaran pengecasan selama ribuan jam - atau bahkan ribuan kitaran, bergantung pada arus dan berapa banyak 1% terakhir yang tersisa setiap kali.
Selepas itu salutan berasaskan karbon ditemui untuk keluli tahan karat yang mempunyai kesan yang serupa, dan versi teknik yang diubah suai menunjukkan janji untuk bateri zink logam.
Cornell University bekerjasama dengan Brookhaven National Laboratory dan State University of New York di Stony Brook.
Penyelidikan ini dibahas dalam kertas Tenaga Alam 'Mengatur morfologi elektrodeposisi pada anoda bateri aluminium dan zink berkapasiti tinggi menggunakan ikatan logam-substrat antara muka'.