Luleå-forskarnas material ska ge bättre batterier
Forskare vid Luleå tekniska universitet har tagit fram material som kan förlänga livstiden avsevärt för fasta litiumbatterier. Det skriver universitetet i en ny rapport.
På grund av deras höga energitäthet anses fasta litiumbatterier ha potentialen att revolutionera tekniken för energilagring, men deras begränsade livslängd har utgjort ett hinder för forskare. Nu presenterar Luleå tekniska universitet en möjlig lösning i form av plastliknande material som leder joner.
”Våra nya material kan användas både i katoden och elektrolyten för att förlänga batteriets livslängd och bidra till utvecklingen av mer miljövänlig energilagring”, säger Jiajia Li, som nyligen disputerat i energiteknik vid Luleå tekniska universitet.
Ersätter flytande elektrolyt med fast elektrolyt
Den nya forskningen fokuserar på fasta elektrolyter baserade på jonvätskor – plastliknande material som leder joner. Materialen uppges ha både hög jonledningsförmåga och god kemisk stabilitet, vilket är avgörande för att batteriet ska fungera tillförlitligt. Genom att ersätta den traditionella flytande elektrolyten med en fast elektrolyt i så kallad "solid-state-teknik" kan man nå högre spänning och minska risken för brand eller läckage.
Ett av de utvecklade materialen ska ha möjliggjort stabil drift i över 1 000 laddnings- och urladdningscykler utan att prestandan försämrades.
”Många fasta litiumbatterier tappar i prestanda redan efter 500–700 cykler, så det här är en tydlig förbättring. Våra material fungerar dessutom vid högre spänningar än vad som vanligtvis är möjligt vilket gör dem kompatibla med katoder för hög spänning”, säger Jiajia Li.
"Kan lösa många begränsningar"
Med längre räckvidd, snabbare laddning och högre säkerhet kan de spela en viktig roll i den gröna omställningen. Nu arbetar Luleå-forskarna med att få de fasta elektrolyterna att fungera tillförlitligt i praktiken, och därmed göra tekniken kommersiellt gångbar.
”Fasta elektrolyter har potential att lösa många av de begränsningar som finns hos dagens fasta litium-metallbatterier. Men för att de ska fungera i verkliga tillämpningar behöver ledningsförmåga, långtidstabilitet och motståndet i gränsytan mot elektroder förbättras”, säger Jiajia Li.
Cellulosa ska öka hållfastheten och miljövänligheten
Forskargruppen har också integrerat ett förnybart material i form av cellulosaacetat från trä i elektrolyterna, vilket ska öka både den mekaniska hållfastheten och miljövänligheten.
Flera utmaningar återstår dock innan tekniken kan användas i kommersiella produkter – till exempel möjligheten att tillverka materialen i större skala och att testa dem under mer realistiska förhållanden som varierande temperaturer och snabbladdning.
