ENERGI

Ny förklaring till självurladdande batterier: Tejp

Cylindriska och prismatiska litiumjonceller, i detta fall från Northvolt. Vilket fabrikat forskarna använt är dock oklart.

Tejpen som håller ihop elektroderna i litiumjonceller är en av orsakerna till att batterier förlorar sin laddning över tid, visar ny forskning. En oväntad händelse ligger bakom upptäckten.

Publicerad

Om man laddar ett batteri och sedan lägger undan det så kommer laddnivån att sjunka över tid. Fenomenet kallas för självurladdning och gäller i princip alla batterityper, i varierande grad.

Orsakerna är många och beror bland annat på temperatur och fuktighet. Nu har forskare vid Dalhousie University i Kanada hittat en hittills okänd anledning. De har upptäckt att tejpen som håller ihop elektroderna i cellen över tid bryts ner och bildar ett ämne som bidrar till självurladdningen.

En av forskarna, Michael Metzger, påpekar att de ofta utför mycket komplexa experiment i laboratoriet för att förbättra batterier. Men den här gången visade sig orsaken alltså kunna härledas till ämnet som används i tejpen.

– Det finns i varje plastflaska och ingen hade kunnat ana att det har så stor påverkan på hur litiumjonceller degraderar, säger han i Dalhousie Universitys egen nättidskrift.

Pet blir till DMT

Ämnet som bryts ner är polyetentereftalat som förkortas pet, alltså samma ämne som pet-flaskor görs av.

Det var en oväntad händelse som låg bakom upptäckten. När forskarna öppnade celler som utsatts för olika temperaturer visade det sig att elektrolyten i något fall var ljusröd. Forskarna upprepade experimenten vid olika temperaturer. Elektrolyten i cellen som legat i 25 grader Celsius förblev klar, den vid 55 grader var ljusbrun och den vid 70 grader blodröd. Forskarna gjorde sedan kemiska analyser för att ta reda på vad elektrolyten bestod av.

Det visade sig att ämnet som bildats av tejpen är dimetyltereftalat (DMT). Forskarna upptäckte också att det fungerar som en så kallad redox shuttle-molekyl som vandrar fram och tillbaka mellan anod och katod. Vid normal upp- och urladdning är det ju litiumjoner som vandrar fram och tillbaka, men även DMT kan alltså göra det. Vid katoden plockar DMT upp en elektron och vid anoden släpps den, vilket leder till urladdning – trots att batteriet är urkopplat.

– Det är något vi aldrig förväntade oss eftersom ingen undersöker de inaktiva komponenterna, som tejp och plastfolie. Men de måste beaktas för att begränsa sidoreaktioner i battericellen, säger Michael Metzger.

NMC och LFP

Vid experimenten har forskarna använt sig av påsceller av typen NMC811 (högpresterande celltyp vanlig i elbilar) liksom LFP (inte lika högpresterande som NMC, men stabilare och därmed vanlig i till exempel hembatterier).

Forskningen är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Journal of Electrochemical Society (Artikel 1, Artikel 2)