Un recente studio affiliato all'UNIST ha introdotto una nuova tecnologia per batterie per veicoli elettrici (EV) più efficiente dal punto di vista energetico rispetto ai motori a benzina. La nuova tecnologia prevede la sostituzione delle batterie invece di caricarle, bypassando i problemi di ricarica lenta della tecnologia esistente delle batterie per veicoli elettrici. Fornisce inoltre leggerezza, fonti di alimentazione ad alta densità di energia con un rischio minimo di ustioni o esplosioni. Questa svolta è stata guidata dal professor Jaephil Cho e dal suo team di ricerca presso la School of Energy and Chemical Engineering dell'UNIST. I loro risultati sono stati pubblicati in Comunicazioni sulla natura .

I ricercatori hanno sviluppato un nuovo tipo di batteria a flusso d'aria in alluminio per veicoli elettrici. La nuova batteria supera le attuali batterie agli ioni di litio in termini di maggiore densità di energia, costo più basso, ciclo di vita più lungo, e maggiore sicurezza. Le batterie a flusso d'aria in alluminio sono celle primarie, il che significa che non possono essere ricaricati con mezzi convenzionali. Nei veicoli elettrici, producono elettricità sostituendo la piastra di alluminio e l'elettrolita. Considerando l'effettiva densità energetica di benzina e alluminio dello stesso peso, l'alluminio è superiore.

"La benzina ha una densità di energia di 1, 700 Wh/kg, mentre una batteria a flusso d'aria in alluminio presenta una densità di energia molto più elevata di 2, 500 Wh/kg con il suo elettrolita sostituibile e alluminio, " dice il professor Cho. "Questo significa che con 1 kg di alluminio, possiamo costruire una batteria che consente a un'auto elettrica di percorrere fino a 700 km".

La nuova batteria funziona in modo molto simile alle batterie metallo-aria, produrre elettricità dalla reazione dell'ossigeno nell'aria con l'alluminio. batterie metallo-aria, soprattutto batterie alluminio-aria, hanno attirato molta attenzione come le batterie di nuova generazione a causa della loro densità di energia superiore a quella dei LIB. Infatti, batterie che utilizzano alluminio, un metallo leggero, sono più leggeri, più economico, e hanno una capacità maggiore rispetto a un LIB tradizionale.

Nonostante la loro elevata densità energetica, le batterie alluminio-aria non sono ampiamente utilizzate a causa di problemi con l'elevato costo dell'anodo e la rimozione dei sottoprodotti quando si utilizzano elettroliti tradizionali. Il professor Cho ha risolto questo problema sviluppando una batteria alluminio-aria a flusso per alleviare le reazioni collaterali nella cella, dove gli elettroliti possono circolare continuamente.

Nello studio, il team di ricerca ha preparato un'architettura di nanopiastre di manganato d'argento mediata da semi di nanoparticelle d'argento per la reazione di riduzione dell'ossigeno (ORR). Hanno scoperto che l'atomo d'argento può migrare nel reticolo cristallino disponibile e riorganizzare la struttura dell'ossido di manganese, creando così abbondanti dislocazioni superficiali. Grazie alla migliore longevità e densità energetica, il team prevede che il loro sistema di batterie a flusso d'aria in alluminio potrebbe potenzialmente portare più veicoli elettrici sulla strada con una maggiore autonomia e sostanzialmente meno peso con zero rischio di esplosione.

"Questa strategia innovativa ha impedito la precipitazione del sottoprodotto solido nella cella e la dissoluzione di un metallo prezioso nell'elettrodo ad aria, "dice Jaechan Ryu, primo autore dello studio. "Riteniamo che il nostro sistema AAFB abbia il potenziale per un sistema di conversione dell'energia di nuova generazione economico e sicuro".

La capacità di scarica della batteria a flusso d'aria in alluminio è 17 volte quella delle batterie ad aria in alluminio convenzionali. Inoltre, la capacità dei catalizzatori a base di ossido di argento-manganese di nuova concezione era paragonabile a quella dei catalizzatori di platino convenzionali (Pt/C). Poiché l'argento è 50 volte meno costoso del platino, è competitivo anche in termini di prezzo