Et metall-luft-batteri bruker oksygen fra lufta i omgivelsene til å produsere elektrisitet. Fordelen er at oksygen dermed ikke trenger å lagres i batteriet. Disse batteriene har derfor en vesentlig høyere teoretisk energitetthet (3-30 ganger) enn kommersielle Li-ion batterier. I tillegg er de sikrere med hensyn på brann- og eksplosjonsfare da de har en vannbasert elektrolytt.
Metall-luft batterier er klassifisert ut fra hvilket metall som brukes i den negative elektroden. De vanligste er Zn, Mg, Al, Si og Fe. Siden disse batteriene hovedsakelig tar utgangspunkt i materialer som er lette å utvinne og som det finnes store forekomster av i jordskorpa har disse potensial for å bli vesentlig billiger en andre alternative på markedet når utfordringer relatert til økt energitetthet, høyere spesifikk effekt og syklingsliv er løst. Selv om metall-luft batterier har vært kjent i mer enn 100 år har deres introduksjon til markedet vært begrenset på grunn av begrenset ytelse og stabilitet av elektrodene, elektrolytten og battericelledesignet.
SINTEF har bred kompetanse på ulike metall-luft teknologier som oppladbare Zn-luft (https://gemini.no/2018/05/vil-lage-superbatteri-i-containerstorrelse/) og primære Mg-luft (https://www.tu.no/artikler/bygger-batteri-av-magnesium-sjovann-og-karbon/486771)) og utvikling av katalysatorer, elektroder og syklingsegenskaper for batteriene. SINTEF fokuserer på følgene forskningstemaer:
- Utvikling av porøse sink elektroder med høy utnyttelsesgrad og strukturell stabilitet
- SINTEF har ved bruk av en lavtemperatur sintringsprosess utviklet en kostnadseffektiv metode for produksjon av porøse sinkelektroder. Elektrodene har vist gode syklingsegenskaper i oppladbare Zn-luft batterier og produksjonsmetoden egner seg godt for oppskalering. (https://doi.org/10.3390/pr8050592)
- Utvikling av luftelektroder med høyere effekt og lang levetid
- Syntese og karakterisering av nye katalysator materialer og elektrokjemisk testing av disse
- Optimalisere support og katalysator materialer vs. ytelse og stabilitet
- Porøse bifunksjonelle elektroder for oppladbare metal-luft batterier
- Laboratorietesting for halv-celle og full-celle validering
- Design og utvikling av test celler for optimal ytelse med støtte av modellsimuleringer
- Variert testutstyr til å teste elektroder av ulike størrelse og formfaktorer under ulike betingelser
- Elektrolytt-elektrode vekselvirkninger og optimalisering av vannbasert og ikke-vannbaserte elektrolytter
- Continuum-scale simuleringer av vannbaserte metal-luft batterier (https://doi.org/10.1002/cssc.201701468, https://doi.org/10.1002/aenm.201903470)
- Karakterisering av elektroder før og etter bruk og post mortem analyser av fysiokjemisk og elektrokjemiske egenskaper (https://doi.org/10.1002/aenm.201903470)
Her kan du lese hvordan batterier er knyttett opp mot systemløsninger.