Hvis aluminium og svovl vil arbejde sammen får man et superbatteri

torsdag 26 okt 17

Kontakt

Juan Maria García Lastra
Lektor
DTU Energi
45 25 82 13

SALBAGE-projektet

Projektet " Sulfur-Aluminium Battery with Advanced Polymeric Gel Electrolytes" (SALBAGE) er et FET-Open-projekt under EU's Horizon 2020.
Partnerne i SALBAGE er: Albufera Energy Storage (Spanien), Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros (ICTP-CSIC, Spanien), University of Leicester (UK), Scionix Limited (UK), Agencia Estatal Consejo Superior De Investigaciones Científicas (Spanien), Technische Universität Graz (Østrig), University of Southampton (UK) og DTU Energi fra Danmarks Tekniske Universitet.

Det lyder som gammeldags alkymi med en dråbe svovl, en smule aluminium og nogle polymeriserbare ioniske væsker for at fuldføre værket, men en spansk forsker har i samarbejde med forskere på DTU Energi fået en nyskabende ide, der har potentiale til at ændre og forbedre verdens batterier betydeligt.

Nogle ideer er bare for gode til at lægge fra sig, selv om de måske virker umulige at føre ud i livet. Sådan en ide fik Francisco Jose Perez Alonso i det spanske firma Albufera Energy Storage. Så den tidligere postdoc fra DTU kontaktede sine gamle kolleger på DTU Energi med en ide til et nyt batterimateriale, der potentielt kan ændre verden, og hans DTU-kolleger var vilde med ideen.

Nu er ideen blevet et flyvefærdigt EU-forskningsprojekt, der starter 1. november 2017.

 "Vi har denne her skøre ide om batterier baseret på aluminium og svovl, som - hvis vi har succes - vil have stor indflydelse på samfundet", siger seniorforsker ved DTU Energi, Juan Maria Garcia Lastra.

I projekt "Sulfur-Aluminium Battery with Advanced Polymeric Gel Electrolytes", forkortet SALBAGE, vil de danske og spanske forskere undersøge og forhåbentlig udvikle et nyt aluminium-svovl batteri, der ventes at have høj energitæthed (1000 Wh/kg) og lav pris (<60%) sammenlignet med eksisterende Li-ion-teknologier.

Til sammenligning har blybatterier en energitæthed på 40 Wh/kg, og Li-ion batterier har 160 Wh/kg.

"Alle tre delkomponenter er demonstreret hver for sig, men ikke sammen, så selv om ideen om et aluminium-svovl-batteri kan være en skør ide, tror jeg, at ​​vi har en chance for at få det til at fungere. "
Juan Maria Garcia Lastra, seniorforsker, DTU Energi.

Litium-ioner (Li1+) har en enkelt elektrisk ladning, mens aluminium i form af Al3+ har tre. Det betyder, at man i teorien kan bevæge tre gange så meget energi, når man bruger aluminium som elektrolyt i batterier i stedet for litium. Dertil kommer at aluminium er meget billigere. Problemet er, at Al3+ er meget svære at flytte i forhold til Li1+, der kun har en enkelt kemisk binding, hvilket er en af grundene til, at litium bruges så meget i batterier. Et batteri baseret på zink og svovl er på vej til at blive kommercielt, og ideen i SALBAGE er at erstatte zink med aluminium som elektrolytmateriale til et endnu bedre elektrolyt-materiale.

Projektet vil starten have fokus på at syntetisere elektrolyt-geler med de samme karakteristika som faste elektrolytter. En elektrolyt-gel skabes ved hjælp af de polymeriserbare ioniske væsker og en aluminiumforbindelse med lavt smeltepunkt.. Forskerne håber, at de på den måde kan lave elektrolytter med en tilstrækkelig høj ionisk ledningsevne.

SALBAGE-forskerne vil udnytte det resulterende batteris gode egenskaber mht. fleksibilitet og formbarhed til at specialdesigne en helt ny type batterienhed til en specifik anvendelse inden for intelligente transportsystemer.

For at nå målene er der samlet et stærkt konsortium med anerkendte eksperter på alle relevante områder:, Instituto de Ciencia y Tecnología de Polímeros der er eksperter i polymerisering, TU Graz der står for syntese og karakterisering af materialer til aluminiumanoden, University of Southampton der fokuserer på svovlkatoden, og endelig University of Leicester og Scionix Ltd. der er eksperter i udvikling af flylandingssystemer og datakryptering. Konsortiet ledes af Albufera Energy Storage, der er specialiseret i udvikling og afprøvning af batterier. DTU Energi’s rolle bliver computermodellering af materialer på atomar skala.

"Der er tre forskellige aspekter i projektet: De polymeriserbare ioniske væsker, svovlelektroden og aluminiumelektroden. Alle tre delkomponenter er demonstreret hver for sig, men ikke sammen, så selv om ideen om et aluminium-svovl-batteri kan være en skør ide, tror jeg, at vi har en chance for at få det til at fungere. Og DTU’s job bliver at lave modeller af, hvordan det kan fungere", siger Juan Maria Garcia Lastra.

Nyt aluminiumsulfatbatteri

I projekt SALBAGE udvikles et nyt sekundært aluminiumsulfatbatteri. Fokus bliver på syntese elektrolytter baseret på polymeriserbare ioniske væsker og dybe eutektiske opløsningsmidler for at opnå polymergel-elektrolytter med en samlet ionisk ledningsevne i intervallet 1-10 mS / cm ved stuetemperatur. Samtidig vil aluminium negativelektroden kombineres med en svovl positiv elektrode ved brug af nye eksperimentelle mediatorer for at lette svovlreaktionskinetikken og øge ydeevnen. Det nye batteri forventes at have en høj energitæthed (1000Wh/kg) og en lav pris sammenlignet med eksisterende Li-ion-teknologi (forventet ca. 60% prisreduktion). Derudover drager projektet fordel af de resulterende batteriers særlige egenskaber (fleksibilitet, tilpasningsevne, formbarhed) til at designe nye enheder med fokus på strategiske applikationer som transport, flyindustri eller forskellige typer it-udstyr, hvor SALBAGE-batteriet vil blive specielt designet og testet under relevante forhold.

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.