Batteries métal-air (MAB), qui utilisent l'oxygène de l'air ambiant comme recours pour stocker et convertir l'énergie, ont reçu une attention considérable pour leur utilisation potentielle dans les véhicules électriques (VE) en raison de leur grande capacité de stockage, poids léger, et l'abordabilité. Une équipe de recherche, affilié à UNIST a annoncé qu'un nouveau catalyseur qui pourrait augmenter les performances du MAB, tels que l'efficacité de décharge et de charge, a été développé récemment.

Une équipe de recherche, dirigé par le professeur Guntae Kim à l'École d'ingénierie énergétique et chimique de l'UNIST, a dévoilé un nouveau catalyseur composite qui pourrait améliorer efficacement les performances de charge-décharge lorsqu'il est appliqué aux MAB. C'est une forme de couche très mince de films d'oxydes métalliques déposés sur une surface de catalyseurs pérovskites, et ainsi l'interface naturellement formée entre les deux catalyseurs améliore les performances globales et la stabilité du nouveau catalyseur.

Batteries métal-air (MAB), dans lequel l'oxygène de l'atmosphère réagit avec les métaux pour générer de l'électricité, sont l'un des types de batteries les plus légers et les plus compacts. Ils sont équipés d'anodes constituées de métaux purs (i.e. lithium, zinc, magnésium, et aluminium) et une cathode à air reliée à une source d'air inépuisable. En raison de leur densité d'énergie théorique élevée, Les MAB ont été considérés comme de solides candidats pour les véhicules électriques de nouvelle génération. Les MAB actuellement existants utilisent des catalyseurs métalliques rares et coûteux pour leurs électrodes à air, comme le platine (Pt). Cela a entravé sa commercialisation ultérieure sur le marché. Comme alternative, des catalyseurs pérovskites présentant d'excellentes performances catalytiques ont été proposés, pourtant, il existe de faibles barrières d'activation.

Le professeur Kim a résolu ce problème avec un nouveau catalyseur composite combinant deux types de catalyseurs, dont chacun a montré d'excellentes performances dans les réactions de charge et de décharge. Le catalyseur métallique (oxyde de cobalt), qui fonctionne bien en charge, est déposé sur une couche très mince au-dessus du catalyseur pérovskite à base de manganèse (LSM), qui fonctionne bien en décharge. Par conséquent, l'effet synergique des deux catalyseurs est devenu optimal lorsque le processus de dépôt a été répété 20 fois.

"Au cours des cycles répétés de dépôt et d'oxydation du processus de dépôt de couche atomique (ALD), les cations Mn diffusent dans Co 3 O 4 de LSM, et donc, le catalyseur LSM-20-Co est composé de LSM encapsulé avec l'intercalaire spinelle auto-reconstruit (Co 3 O 4 /MnCo 32 O 4 /LSM), " dit Arim Seong (M.S./Ph.D. combiné en génie énergétique et chimique, UNIST), le premier auteur de l'étude. "Et cela a amélioré l'activité catalytique du catalyseur hybride, LSM-20-Co, conduisant à des performances électrochimiques bifonctionnelles supérieures pour l'ORR et l'OER en solutions alcalines."

"Au meilleur de nos connaissances, il s'agit de la première étude à étudier la couche intermédiaire auto-reconstruite induite par la diffusion de cations in situ au cours du processus ALD pour la conception d'un catalyseur bifonctionnel efficace et stable pour les batteries alcalines zinc-air, " selon l'équipe de recherche.

"Nos résultats fournissent la stratégie de conception rationnelle d'une couche intermédiaire auto-reconstruite pour un électro-catalyseur efficace, " dit le professeur Kim. " Par conséquent, ce travail peut donner un aperçu de la stratégie de conception rationnelle de l'oxyde métallique avec des matériaux pérovskites."