UNSW Sydneys Dr. Dong Jun Kim har lett ett team av forskare för att visa uppladdningsbara aluminiumjonbatterier är en möjlighet med en framtid inom förnybar energilagring.

Aluminiumjonbatterier är ett steg närmare att bli verklighet efter att en kemist från UNSW Sydney hittat ett sätt att få vetenskapen bakom tekniken att fungera.

I en studie avslutad vid Northwestern University i Illinois och publicerad idag i Naturenergi , Dr. Dong Jun Kim – nu från UNSWs School of Chemistry – ledde ett team av forskare inklusive Nobelpristagaren Sir Fraser Stoddart för att demonstrera en strategi för att designa aktiva material för laddningsbara aluminiumbatterier.

Ända tills nu, att hitta lämpliga värdelektroder för införande av komplexa aluminiumjoner hade varit en grundläggande utmaning.

"Vi hittade ett nytt sätt att designa uppladdningsbara aluminiumbatterier genom att använda en redoxaktiv makrocyklisk förening som det aktiva materialet, " sa Dr Kim.

Med andra ord, Dr. Kim och hans team lyckades använda en stor organisk kemisk förening som den del av batteriet som lagrar energi, något som tidigare fått forskare att stöta på.

"Vi tror att forskningen som diskuteras i artikeln öppnar upp ett nytt tillvägagångssätt för att designa aluminiumjonbatterier som kan vara av intresse för forskare som undersöker nästa generations elektrokemisk energilagring, ", tillade Dr. Kim.

Det som gör detta till en stor sak är att medan litiumjonbatterier har haft en anmärkningsvärd framgång när det gäller att driva mobila elektroniska enheter, i tillämpningar för förnybar energi är de behäftade med begränsad livslängd, säkerhetsproblem och relativt höga kostnader.

Aluminiumjonbatterier, å andra sidan, har setts som idealiska utmanare för detta utrymme, givet aluminium är det tredje vanligaste grundämnet i jordskorpan efter syre och kisel. Den har också en av de högsta teoretiska volymetriska kapaciteterna på grund av dess multipla redoxtillstånd.

"Att utveckla batterier som använder aluminium har fått många förväntningar på att leverera höga energi/pris-förhållanden, " sa Dr Kim.

"Våra resultat visade lovande batteriprestanda, dock, det är tidiga dagar och vi betonar att det finns behov av att förbättra ännu mer i alla aspekter. Så det är inte mycket meningsfullt att jämföra med det väletablerade litiumjonbatterisystemet."

Dr Kim sa att han kommer att fortsätta att forska om aluminiumjonbatterier samtidigt som han undersöker potentialen med att använda andra element.

"Jag ser fram emot ytterligare forskning om att använda redoxaktiva organiska molekyler för multivalent-jon interkalationsbatterier som aluminium, magnesium, zink, och kalcium, " han sa.