Ein Team von Chemieingenieur-Forschern von der University of Sydney und Nanyang Technological University in Singapur haben entwickelte wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien das könnte Lithium-Ionen-Batterien als Stromquelle für elektronische Geräte ersetzen. Zink-Luft-Batterien, wie der Name schon sagt, verwenden Zink-Metall und Sauerstoff als Quelle ihrer Macht.

Zink-Luft-Batterien haben viele Vorteile gegenüber Lithium-Ionen-Batterien. Leider ist die Verwendung von Zink-Luft-Batterien bisher auf Niedrigleistungsgeräte wie Hörgeräte, Filmkameras und Bahnsignalgeräte beschränkt. Die Begrenzung wird durch die Schwierigkeit beim Aufladen von Zink-Luft-Batterien verursacht, die bislang durch den Mangel an Elektrokatalysatoren verursacht wurden, die in der Lage sind, während des Prozesses des Entladens und Aufladens einer Batterie erfolgreich zu reduzieren und zu erzeugen.

Diese Beschränkung wurde nun durch die neue 3-Step-Methode für wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien, die vom Forscherteam entwickelt wurden, entfernt Yuan Chen, Professor für Chemieingenieurwesen an der Universität von Sydney School of Engineering und Informationstechnologien.

Die Forschung wird veröffentlicht in Fortgeschrittene Werkstoffe.

"Zink-Luft-Batterien, die in unserem Labor montiert wurden, haben 60 Lade- / Entladezyklen über 120 Stunden erreicht", sagte Chen dem Universitätsnetzwerk (TUN). "Im Vergleich dazu haben herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien die Zyklus-Haltbarkeit von 400 zu 1200-Zyklen."

Die Forscher nutzten ein 3-Schritt-Methode das die gleichzeitige Kontrolle der Zusammensetzung, der Größe und der Metalloxid-Kristallinität beinhaltet, um "bifunktionelle Sauerstoff-Elektrokatalysatoren" herzustellen, die zum Aufbau von wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterien verwendet werden können.

"Bisher wurden wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien mit teuren Edelmetallkatalysatoren wie Platin und Iridiumoxid hergestellt. Im Gegensatz dazu produziert unsere Methode eine Familie von neuen leistungsstarken und kostengünstigen Katalysatoren ", sagte Chen in einer Erklärung.

Die Methode des Teams verwendet Metalle, die in Hülle und Fülle, wie Nickel, Eisen und Kobalt, für seine wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterien zur Verfügung stehen.

Chen behauptet, dass die wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterien des Teams den vielen Lithium-Ionen-Batterien überlegen sind. Als er TUN erklärte:

"Es gibt mehrere Vorteile von wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterien. (1) Die Energiedichte ist viel höher, so dass sie nach jedem Ladezyklus länger dauern. (2) Zink ist ein viel reichliches Element auf der Erde im Vergleich zu Lithium und anderen Edelmetallen. Wir müssen uns nicht um den Mangel an Zinkversorgung kümmern. So sind Zink-Luft-Batterien nachhaltiger. (3) Zink ist viel billiger als Lithium. Die Eisen- und Kobalt-basierten Luftkatalysatoren sind auch viel billiger als Edelmetall-basierte Katalysatoren. Der Preis für Zink-Luft-Batterien wird voraussichtlich viel niedriger sein als die von Lithium-Ionen-Batterien. (4) Zink ist viel stabiler, wenn es Luft im Vergleich zu Lithium ausgesetzt ist. Zink-Luft-Batterien werden nicht so schnell in Brand gehen. Sie sind viel sicherer als Lithium-Ionen-Batterien. "

Das Team hofft, dass die klare Vorteile der wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterien helfen, Lithium-Ionen-Batterien in der Popularität und Nutzung zu ersetzen.

"Das ist unser Ziel, vor allem für Anwendungen, bei denen hohe Energiespeicherkapazität erforderlich ist, zum Beispiel Elektroautos", sagte Chen gegenüber TUN.

Während das Team immer noch die Leistung der wiederaufladbaren Zink-Luft-Batterien zu verbessern und einige technologische Fragen zu lösen, ist Chen zuversichtlich, Massenproduktion wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien, die Lithium-Ionen-Batterien als Energie-Wahl überholen wird. "Es dauerte mehr als 20 Jahre, um Lithium-Ionen-Batterien zu erfolgreichen kommerziellen Produkten zu entwickeln", sagte er zu TUN. "Wir hoffen, erfolgreiche kommerzielle wiederaufladbare Zink-Luft-Batterien in 5 zu 10 Jahre Zeit zu sehen."

Das Forschungsteam umfasst Li Wei, Shengli Zhai, Hongwei Liu, Xuncai Chen, Zheng Zhou, Yaojie Lie und Zongwen Liu von der University of Sydney und H. Enis Karahan und Shengli Zhai, die mit der University of Sydney sowie Nanyang Technological University verbunden sind.