En nyligen genomförd studie som är ansluten till UNIST har introducerat en ny batteriteknik för elfordon (EV) som är mer energieffektiv än bensindrivna motorer. Den nya tekniken innebär att man byter batteripaket istället för att ladda dem, kringgå problem med långsam laddning av befintlig EV-batteriteknik. Det ger också lätt, kraftkällor med hög energitäthet med liten risk för bränning eller explosion. Detta genombrott har letts av professor Jaephil Cho och hans forskargrupp vid School of Energy and Chemical Engineering vid UNIST. Deras resultat har publicerats i Naturkommunikation .

Forskarna utvecklade en ny typ av aluminium-luftflödesbatteri för elbilar. Det nya batteriet överträffar befintliga litiumjonbatterier när det gäller högre energitäthet, lägre kostnad, längre livscykel, och högre säkerhet. Aluminium-luftflödesbatterier är primära celler, vilket innebär att de inte kan laddas med konventionella medel. I elbilar, de producerar elektricitet genom att byta ut aluminiumplattan och elektrolyten. Med tanke på den faktiska energitätheten för bensin och aluminium med samma vikt, aluminium är överlägset.

"Bensin har en energitäthet på 1, 700 Wh/kg, medan ett aluminium-luftflödesbatteri uppvisar en mycket högre energitäthet på 2, 500 Wh/kg med utbytbar elektrolyt och aluminium, "säger professor Cho." Det betyder med 1 kg aluminium, vi kan bygga ett batteri som gör det möjligt för en elbil att köra upp till 700 km. "

Det nya batteriet fungerar ungefär som metall-luftbatterier, producerar elektricitet från reaktionen av syre i luften med aluminium. Metallluftbatterier, speciellt aluminium-luftbatterier, har väckt stor uppmärksamhet som nästa generations batteri på grund av deras energitäthet högre än för LIB. Verkligen, batterier som använder aluminium, en lättmetall, är lättare, billigare, och har en större kapacitet än ett traditionellt LIB.

Trots deras höga energitäthet, aluminium-luftbatterier används inte i stor utsträckning på grund av problem med höga anodkostnader och borttagning av biprodukter vid användning av traditionella elektrolyter. Professor Cho har löst detta problem genom att utveckla ett flödesbaserat aluminium-luftbatteri för att lindra sidreaktionerna i cellen, där elektrolyterna kan cirkulera kontinuerligt.

I studien, forskargruppen utarbetade en silver nanopartikelfrönmedierad silver manganat nanoplat arkitektur för syrereduktionsreaktionen (ORR). De upptäckte att silveratomen kan migrera in i det tillgängliga kristallgitteret och omorganisera manganoxidstrukturen, vilket skapar rikliga ytförskjutningar. Tack vare förbättrad livslängd och energitäthet, teamet räknar med att deras aluminium-luftflödesbatterisystem potentiellt kan ge fler elbilar till vägen med större räckvidd och väsentligt mindre vikt med noll explosionsrisk.

"Denna innovativa strategi förhindrade utfällning av fast biprodukt i cellen och upplösning av en ädelmetall i luftelektrod, "säger Jaechan Ryu, första författaren till studien. "Vi tror att vårt AAFB-system har potential för ett kostnadseffektivt och säkert nästa generations energiomvandlingssystem."

Urladdningskapaciteten för aluminium-luftflödesbatteri är 17 gånger högre än för konventionella aluminiumluftbatterier. Dessutom, kapaciteten hos nyutvecklade silver-manganoxidbaserade katalysatorer var jämförbar med kapaciteten hos de konventionella platinakatalysatorerna (Pt/C). Eftersom silver är 50 gånger billigare än platina, det är också konkurrenskraftigt vad gäller priset