Dr. Dong Jun Kim van UNSW Sydney heeft een team van onderzoekers geleid om aan te tonen dat oplaadbare aluminium-ionbatterijen een mogelijkheid zijn met een toekomst in de opslag van hernieuwbare energie.

Aluminium-ionbatterijen zijn een stap dichter bij realiteit nadat een chemicus van UNSW Sydney een manier vond om de wetenschap achter de technologie te laten werken.

In een studie voltooid aan de Northwestern University in Illinois en vandaag gepubliceerd in Natuur Energie , Dr. Dong Jun Kim – nu van UNSW's School of Chemistry – leidde een team van onderzoekers, waaronder Nobelprijswinnaar Sir Fraser Stoddart, om een ​​strategie te demonstreren voor het ontwerpen van actieve materialen voor oplaadbare aluminiumbatterijen.

Tot nu toe, het vinden van geschikte gastheerelektroden voor het inbrengen van complexe aluminiumionen was een fundamentele uitdaging geweest.

"We hebben een nieuwe manier gevonden om oplaadbare aluminiumbatterijen te ontwerpen door een redox-actieve macrocyclische verbinding als actief materiaal te gebruiken. ' zei dokter Kim.

Met andere woorden, Dr. Kim en zijn team slaagden erin een grote organische chemische verbinding te gebruiken als het deel van de batterij dat energie opslaat, iets waar onderzoekers eerder over struikelden.

"Wij geloven dat het onderzoek dat in het artikel wordt besproken een nieuwe benadering opent voor het ontwerpen van aluminium-ionbatterijen die interessant kunnen zijn voor wetenschappers die de volgende generatie elektrochemische energieopslag onderzoeken, "Dr. Kim voegde eraan toe.

Wat dit een groot probleem maakt, is dat hoewel lithium-ionbatterijen opmerkelijk succes hebben gehad bij het aandrijven van mobiele elektronische apparaten, in toepassingen voor hernieuwbare energie zijn ze beladen met een beperkte levensduur, veiligheidsproblemen en relatief hoge kosten.

Aluminium-ion batterijen, anderzijds, zijn gezien als ideale kanshebbers voor deze ruimte, gezien aluminium het derde meest voorkomende element in de aardkorst is, na zuurstof en silicium. Het heeft ook een van de hoogste theoretische volumetrische capaciteiten vanwege zijn meerdere redoxtoestanden.

"Het ontwikkelen van batterijen met aluminium heeft veel verwachtingen gewekt voor het leveren van hoge energie-prijsverhoudingen, ' zei dokter Kim.

"Onze resultaten lieten veelbelovende batterijprestaties zien, echter, het is nog vroeg en we benadrukken dat er in elk aspect nog meer moet worden verbeterd. Het heeft dus niet veel zin om te vergelijken met het gevestigde lithium-ionbatterijsysteem."

Dr. Kim zei dat hij zal doorgaan met het onderzoeken van aluminium-ionbatterijen terwijl hij de mogelijkheden van het gebruik van andere elementen onderzoekt.

"Ik kijk uit naar verder onderzoek naar het gebruik van redox-actieve organische moleculen voor multivalent-ion intercalatiebatterijen zoals aluminium, magnesium, zink, en calcium, " hij zei.