Bedste håb endnu for aluminium-ion-batterier

UNSW Sydneys Dr. Dong Jun Kim har ledet et team af forskere til at vise genopladelige aluminium-ion-batterier er en mulighed med en fremtid inden for lagring af vedvarende energi.

Aluminium-ion-batterier er et skridt tættere på at blive en realitet, efter at en kemiker fra UNSW Sydney fandt en måde at få videnskaben bag teknologien til at fungere.

I en undersøgelse afsluttet ved Northwestern University i Illinois og offentliggjort i dag i Naturenergi , Dr. Dong Jun Kim – nu fra UNSW's School of Chemistry – ledede et team af forskere, herunder nobelpristageren Sir Fraser Stoddart, for at demonstrere en strategi for at designe aktive materialer til genopladelige aluminiumsbatterier.

Indtil nu, at finde passende værtselektroder til indsættelse af komplekse aluminiumioner havde været en grundlæggende udfordring.

"Vi fandt en ny måde at designe genopladelige aluminiumsbatterier ved at bruge en redoxaktiv makrocyklisk forbindelse som det aktive materiale, " sagde Dr. Kim.

Med andre ord, Dr. Kim og hans team formåede at bruge en stor organisk kemisk forbindelse som den del af batteriet, der lagrer energi, noget, der tidligere havde forskere stubbet.

"Vi mener, at forskningen diskuteret i artiklen åbner op for en ny tilgang til at designe aluminium-ion-batterier, der kunne være af interesse for forskere, der undersøger næste generations elektrokemisk energilagring, " tilføjede Dr. Kim.

Det, der gør dette til en stor ting, er, at selvom lithium-ion-batterier har haft en bemærkelsesværdig succes med at drive mobile elektroniske enheder, i vedvarende energiapplikationer er de fyldt med begrænset cykluslevetid, sikkerhedshensyn og relativt høje omkostninger.

Aluminium-ion batterier, på den anden side, er blevet set som ideelle kandidater til dette rum, givet aluminium er det tredje mest udbredte grundstof i jordskorpen bag ilt og silicium. Den har også en af ​​de højeste teoretiske volumetriske kapaciteter på grund af dens multiple redoxtilstande.

"Udvikling af batterier med aluminium har modtaget mange forventninger til at levere høje energi-til-pris-forhold, " sagde Dr. Kim.

"Vores resultater viste lovende batteriydelse, imidlertid, det er tidligt, og vi understreger, at der er behov for at forbedre endnu mere i alle aspekter. Så det giver ikke meget mening at sammenligne med det veletablerede lithium-ion batterisystem."

Dr. Kim sagde, at han vil fortsætte med at forske i aluminium-ion-batterier, mens han undersøger potentialet ved at bruge andre elementer.

"Jeg ser frem til yderligere forskning i at bruge redox-aktive organiske molekyler til multivalent-ion interkalationsbatterier såsom aluminium, magnesium, zink, og calcium, " han sagde.