En ny design av uppladdningsbart batteri, skapad med salt, kan leda vägen för grönare energi. Forskare vid University of Nottingham Ningbo China (UNNC) har gått samman med en specialistgrupp vid Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP), Kinesiska vetenskapsakademien om konstruktioner för det nya energilagret som möjliggör större kraft samtidigt som det håller längre än konventionella batterier.

Ökad efterfrågan på elfordon och mer hållbara transportformer innebär att hitta nya former av energilagring som batterier, superkondensatorer och bränsleceller. En stor utmaning för branschen för närvarande är den dåliga prestandakvaliteten hos laddningsbara batterier som ofta förlorar energi och kraft för snabbt över tid.

Samarbetsteamet leds av professor Jiangiang Wang, en expert på smälta salter kemi på SINAP, och professor George Chen, Li Dak Sum ordförande professor i elektrokemisk teknik vid UNNC, och har arbetat med att utforma en möjlig lösning som beskrivs i en artikel publicerad i tidskriften ChemSusChem .

Pappret, Ett uppladdningsbart högtemperatursmält salt järn-syre-batteri, beskriver forskning utförd med ett nytt och prisvärt uppladdningsbart järn-syrebatteri som innehåller en tvåfaselektrolyt av smält karbonat och fast oxid. Tidningens första författare, Dr. Cheng Peng påpekade att den nya designen kombinerar fördelarna med en bränslecell av fast oxid och smält metall-luftbatteri, erbjuder avsevärt förbättrad batterireaktionskinetik och kraftförmåga utan att kompromissa med energikapaciteten.

Professor Chen sa:"För närvarande, den stora utmaningen för laddningsbara metall-syrebatterier ligger i den tröga kinetiken för elektrodereaktioner, vilket resulterar i låga energi- och effekttätheter. Därför, aktivering av reaktionerna hos både de negativa och positiva elektroderna är avgörande för högpresterande återladdningsbara metall-syre-batterier. "

Lösningen på denna utmaning som bekräftas av teamets arbete är innovativ men enkel och låg kostnad. Professor Wang förklarade:"Vi tittade på att höja arbetstemperaturen för metall-syrebatteriet med metaller som järn som bas eftersom detta kan aktiveras vid en hög temperatur och håller kostnaderna låga. Fastoxidbränsleceller använder tenn eller vismut som negativa elektrodmaterial, men en fråga var metalloxider som bildades mellan metallen och den fasta elektrolyten och hindrar jonledningen. "

Dr. Peng tillade:"En typ av högtemperaturmetall-syrebatteri är det så kallade smälta luftbatteriet som kan använda basmetaller för snabb multipel elektronladdningsöverföring i smälta salter. De smälta salterna har förmågan att lösa upp metalloxider. Vårt förslag tittade på ett smält salt järn-syre batteri med en tvåfas elektrolyt av smält karbonat och fast oxid som förenar fördelarna med båda typerna av batterier.

"Resultatet blev ett laddningsbart högtemperatur smält saltjärn-syrebatteri med hög kostnad och lång livslängd med både hög energilagringskapacitet och snabb laddning och urladdning."

Teamet bakom den nya designen räknar med att det nya batteriet har en stor potentiell tillämpning inom nätstorlek och förnybar energilagring. Professor Chen, som också leder ett elektrolyslaboratorium för smält salt i Nottingham, sa att den nya forskningen bakom batteridesignen har flera applikationer. Till exempel, smälta salter är den perfekta lagringsvätskan för solvärme vid höga temperaturer. Därför, det smälta saltet järn-syre batteriet är i princip kapabelt att lagra både solvärme och el, vilket är mycket önskvärt för både hushållens och industrins energibehov.