Svenske forskere tror på batteri-gjennombrudd

Forskere ved Chalmers tekniska högskola i Göteborg har gjort gode erfaringer med utvikling av batterier med metallelektroder, hvor litium-ion-batteriets grafittelektrode er erstattet med litiummetall.

Metallbatterier har et potensiale til å levere mer energi, til en lavere vekt, enn det populære litium-ion-batteriet, heter det i en omtale av prosjektet.

Inntil nå har slik teknologi hatt for kort levetid fordi litiummetallet i disse batteriene er veldig reaktivt, noe som betyr at de lett reagerer med omgivelsene og gjør det vanskelig å lage en battericelle med lang levetid.

Overflate

Nå mener forskerne å ha funnet en vei rundt problemet:

Ved bruk av 3D-røntgen har de fulgt med på hvordan litiumet i et litiummetallbatteri oppfører seg i sanntid under drift, og det har gitt ny kunnskap om det avgjørende problemet som oppstår i batteritypen – nemlig at litiumet danner ujevne strukturer under lading og utlading, som igjen påvirker stabiliteten.

Forskerne fant hvordan man enkelt kan unngå å få et overflatelag på de reaktive elektrodene, som på sikt skader batteriet.

«Funnene deres gir en pekepinn på fremtidige strategier for å gjøre metallbatterier både mer stabile og tryggere», skriver Chalmers i en pressemelding.

Enkle midler

– Vi jobber i et veldig inert miljø, men også der finner metallene noe å reagere med og det dannes et overflatelag på metallet, som påvirker hvordan metallene oppfører seg i batteriene. Vi har imidlertid sett at det faktisk er mulig å unngå disse reaksjonene med svært enkle midler, sier fysikkdoktorand Josef Rizell, som sammen med Aleksandar Matic er hovedforfatter av den nylig publiserte artikkelen om funnene.

Fagfelleartikkelen som omtaler eksperimentene finner du her.

– I stedet for å håndtere de reaktive elektrodematerialene utenfor batteriet, lager vi elektroden vår inne i batteriet gjennom en prosess som kalles galvanisering.

– Da kan vi unngå at det reaktive metallet reagerer med omgivelsene, noe som er en fordel ettersom vi får en mer forutsigbar og stabil elektrode, 

Orientering uten kart

– Denne typen grunnforskning er viktig for å bane vei for nye batterikonsepter og -teknologier. Uten det kan man bare prøve seg, som orientering uten kart. Her legger vi grunnlaget for fremtidige innovasjoner som bidrar til bærekraftig samfunnsutvikling. Batterier er allerede en sentral del av den utviklingen og deres betydning vil bare øke i fremtiden, sier Aleksandar Matic i pressemeldingen.

Også i faststoff-batterier, som blir sett på som en av de mest lovende teknologiene, brukes en metallelektrode, som resulterer i at cellene leverer en større mengde energi enn dagens litium-ion-batteri.

Faststoffbatteriene er imidlertid så kostbare å utvikle at de ennå ikke har fått noe industrielt gjennombrudd i bruk på elbiler.