R&D magazine
2018_268_11
Inovativna baterija aluminij-zrak bi lahko izboljšala doseg električnih vozil in izboljšala počasno polnjenje.
Nanoplošča iz srebrovega manganata je znanstvenikom omogočila, da ustvarijo varnejšo in energetsko učinkovitejšo aluminijasto baterijo s pretokom zraka pri nižjih stroških.
Raziskovalci iz Nacionalnega inštituta za znanost in tehnologijo Ulsan so uporabili nov katalizator za razvoj akumulatorja z aluminijem skozi katerega teče zrak. Ta baterija bi voznikom električnih vozil omogočila, da imajo akumulatorske pakete, ki imajo daljši obseg in jih je mogoče zamenjati, namesto da bi se ukvarjali s počasnim polnjenjem, problemom, ki je skupen z obstoječo tehnologijo baterij EV.
Nova baterija v primerjavi z obstoječimi litij-ionskimi baterijami ima večjo energijsko gostoto, nižjo ceno, daljšo življenjsko dobo in večjo varnost. Prav tako je lahka in z majhno nevarnostjo požara ali eksplozije.
Aluminij-zrak akumulatorjev ni mogoče ponovno napolniti s konvencionalnimi sredstvi, ker so to primarne celice. Aluminij ima prednost pred bencinom zaradi dejanske gostote energije obeh materialov pri isti masi.
“Bencin ima gostoto energije 1700 Wh/kg, medtem ko ima baterija aluminija s pretokom zraka veliko večjo energijsko gostoto 2,500 Wh/kg z zamenljivim elektrolitom in aluminijem”, je dejal profesor Jaephil Cho v svoji izjavi. “To pomeni, da z enim kilogramom aluminija lahko izdelamo baterijo, ki omogoča električnemu avtomobilu doseg do 700 km.”
Ekipa je dosegla do 17-krat večjo zmogljivost akumulatorja v primerjavi z običajnimi aluminij-zrak baterijami.
Podobno kot pri uporabi drugih kovinskih baterij, nova baterija proizvaja električno energijo iz reakcije kisika v zraku z aluminijem. Medtem ko imajo baterije iz aluminija in zraka eno največjih gostot energije izmed vseh baterij, se jih ne uporablja pogosto zaradi težav z visokimi stroški anode in odstranjevanjem stranskih produktov pri uporabi tradicionalnih elektrolitov.
Da bi premagali to oviro, so raziskovalci razvili baterijo, ki lahko ublaži stranske reakcije v celici, kjer lahko elektroliti neprekinjeno krožijo.
Raziskovalci so za reakcijo redukcije kisika pripravili strukturo srebrno manganskih nanodelcev s semenom srebrovega nanodelca in ugotovili, da se srebrni atom preseli v razpoložljivo kristalno mrežo in prerazporedi strukturo manganovega oksida, da bi ustvaril bogate površinske dislokacije.
Izboljšana življenjska doba akumulatorja in gostota energije lahko pripomoreta k večji električni opremi na cesti z večjim obsegom pri precej lažji teži brez nevarnosti eksplozij.
“Ta inovativna strategija je preprečila precipitacijo trdnih stranskih produktov v celici in raztapljanje plemenite kovine v zračni elektrodi,” je dejal Jaechan Ryu, prvi avtor študije. “Verjamemo, da ima naš AAFB sistem potencial za stroškovno učinkovit in varen sistem za pretvorbo energije naslednje generacije.”
Študija je bila objavljena v Nature Communications.
