Grant: Alliance Grants

Achieving a carbon-neutral society requires the development of new high-density energy storage technologies to extend the range of batteries used for the electrification of the transport sector and to store the large amounts of clean energy produced from renewable energy sources. In Quebec, an extensive hydroelectric infrastructure provides a sustainable and clean source of electricity for the energy-intensive production of aluminum with a low carbon footprint. In this context, this project aims to produce aluminum-air rechargeable batteries which are a promising next-generation battery technology due to their high energy density, light weight and recyclability. In this project, researchers at Nuvolt, Université Laval and Université du Québec à Montréal will carry out an experimental and computational study (molecular modeling, density functional theory, molecular dynamics) on the electrochemical processes that occur in the different phases and at the interfaces of an aluminum-air battery in order to better understand the transport of aluminum ions through the electrolyte as well as the electrocatalytic reactions occurring at the surface of the electrodes during the charging and discharging cycles. A better understanding of these processes will help Nuvolt in their battery development. The results of this work will lead to the training of highly qualified personnel in advanced functional materials, to the generation of new intellectual property for Nuvolt and ultimately to a new technology that can be manufactured here in Canada using local aluminum suppliers. La réalisation d'une société carboneutre nécessite le développement de nouvelles technologies de stockage d'énergie à haute densité pour étendre l'autonomie des batteries utilisées pour l'électrification du secteur des transports et pour stocker les grandes quantités d'énergie propre produites à partir des sources d'énergie renouvelable. Au Québec, une vaste infrastructure hydroélectrique fournit une source d'électricité durable et propre pour la production énergivore d'aluminium à faible empreinte carbone. Dans ce contexte, ce projet vise à produire des batteries rechargeables d'aluminium-air qui sont une technologie de batterie de nouvelle génération prometteuse en raison de leur haute densité énergétique, de leur légèreté et de leur recyclabilité. Dans ce projet, les chercheurs à Nuvolt, l'Université Laval et l'Université du Québec à Montréal réaliseront une étude expérimentale et computationnelle (modélisation moléculaire, théorie de la fonctionnelle de la densité, dynamique moléculaire) sur les processus électrochimiques qui se produisent dans les différentes phases et aux interfaces de la batterie afin de mieux comprendre le transport des ions d'aluminium à travers l'électrolyte ainsi que les réactions électrocatalytiques survenant à la surface des électrodes pendant les cycles de charge et de décharge. Une meilleure compréhension de ces processus aidera Nuvolt dans le développement de leur batterie. Les résultats de ces travaux mèneront à la formation d'un personnel hautement qualifié dans les matériaux fonctionnels avancés, à la génération d'une nouvelle propriété intellectuelle pour Nuvolt et ultimement à une nouvelle technologie pouvant être fabriquée ici au Canada en faisant appel à des fournisseurs locaux d'aluminium.