Een nieuw ontwerp van oplaadbare batterij, gemaakt met zout, kan leiden tot groenere energie. Onderzoekers van de Universiteit van Nottingham Ningbo China (UNNC) hebben hun krachten gebundeld met een gespecialiseerde groep van het Shanghai Institute of Applied Physics (SINAP), Chinese Academie van Wetenschappen over ontwerpen voor de nieuwe energieopslag die meer vermogen mogelijk maakt en ook langer meegaat dan conventionele batterijen.

De groeiende vraag naar elektrische voertuigen en duurzamere vormen van vervoer betekent het zoeken naar nieuwe vormen van energieopslag zoals batterijen, supercondensatoren en brandstofcellen. Een grote uitdaging waarmee de industrie momenteel wordt geconfronteerd, is de slechte prestatiekwaliteit van oplaadbare batterijen, die in de loop van de tijd vaak te snel energie en vermogen verliezen.

Het samenwerkingsteam wordt geleid door professor Jiangiang Wang, een expert in gesmolten-zoutenchemie bij SINAP, en professor George Chen, Li Dak Sum-leerstoelhoogleraar in elektrochemische technologieën bij UNNC, en heeft gewerkt aan het ontwerpen van een mogelijke oplossing die wordt beschreven in een artikel dat in het tijdschrift is gepubliceerd ChemSusChem .

De krant, Een oplaadbare hoge temperatuur gesmolten zout ijzer-zuurstof batterij, schetst onderzoek dat is uitgevoerd met behulp van een nieuwe en betaalbare oplaadbare ijzer-zuurstofbatterij die een tweefasige elektrolyt van gesmolten carbonaat en vast oxide bevat. De eerste auteur van het artikel, Dr. Cheng Peng wees erop dat het nieuwe ontwerp de verdiensten van een vaste-oxide brandstofcel en gesmolten metaal-luchtbatterij combineert, biedt aanzienlijk verbeterde batterijreactiekinetiek en stroomcapaciteit zonder afbreuk te doen aan de energiecapaciteit.

Professor Chen zei:"Momenteel, de grootste uitdaging voor oplaadbare metaal-zuurstofbatterijen ligt in de trage kinetiek van elektrodereacties, wat resulteert in lage energie- en vermogensdichtheden. Daarom, activering van de reacties van zowel de negatieve als de positieve elektroden is cruciaal voor hoogwaardige oplaadbare metaal-zuurstofbatterijen."

De oplossing voor deze uitdaging, zoals bevestigd door het werk van het team, is innovatief, maar eenvoudig en goedkoop. Professor Wang legt uit:"We hebben gekeken naar het verhogen van de werktemperatuur van de metaal-zuurstofbatterij met metalen zoals ijzer als basis, omdat dit bij hoge temperatuur kan worden geactiveerd en de kosten laag blijven. Vaste-oxidebrandstofcellen gebruiken tin of bismut als negatieve elektrodematerialen, maar een probleem was de vorming van metaaloxiden tussen het metaal en de vaste elektrolyt en het belemmeren van de ionengeleiding."

Dr. Peng voegde toe:"Eén type metaal-zuurstofbatterij voor hoge temperaturen is de zogenaamde gesmolten-luchtbatterij die basismetalen kan gebruiken voor snelle meervoudige elektronenladingoverdracht in gesmolten zouten. De gesmolten zouten hebben het vermogen om metaaloxiden op te lossen. Ons voorstel keek naar een gesmolten zout-ijzer-zuurstofbatterij met een tweefasige elektrolyt van gesmolten carbonaat en vast oxide die de voordelen van beide soorten batterijen combineert.

"Het resultaat was een oplaadbare, oplaadbare, hoge temperatuur gesmolten-ijzer-zuurstof batterij met een lange levensduur en lage kosten, met zowel een hoge energieopslagcapaciteit als een snel oplaad- en ontlaadvermogen."

Het team achter het nieuwe ontwerp verwacht dat de nieuwe batterij een groot toepassingspotentieel heeft op het gebied van netschaal en duurzame energieopslag. Professor Chen, die ook leiding geeft aan een laboratorium voor elektrolyse van gesmolten zout in Nottingham, zei dat het nieuwe onderzoek achter het batterijontwerp meerdere toepassingen heeft. Bijvoorbeeld, gesmolten zouten zijn de ideale opslagvloeistof voor zonnewarmte bij hoge temperaturen. Daarom, de gesmolten zout ijzer-zuurstof batterij is in principe in staat om zowel de zonnewarmte als de elektriciteit op te slaan, wat zeer wenselijk is voor zowel huishoudelijke als industriële energiebehoeften.