Til hovedinnhold

Metall-luft-batterier

Metall-luft-batterier

På linje med EUs Green Deal for 2050 and SINTEFs visjon om "Teknologi for et bedre samfunn" utvikler vi batterikjemi som er trygg, har potensiale for lave produksjonskostnader og er bærekraftig med minimal belasting på miljøet.

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.

Seniorforsker
982 43 931