Forskarnas framsteg – når rekordnivå med litiummetallbatterier

2021-07-05 15:00  
Forskarteamet har utgått från pouch celler (överst), som de bedömer vara mer lovande jämfört med knappceller (nederst). Foto: Jie Xiao/Pacific Northwest National Laboratory

Litiummetallbatterier har länge varit lovande, men med en stor brist – de håller inte länge. Nu uppger forskare att de har tagit fram en design som klarar rekordmånga laddcykler.

När det gäller batterielektriska elbilar är just batteriets prestanda en av de stora begränsande faktorerna. Utvecklingen går dock i rasande takt och en teknik man länge har tittat på är litiummetallbatterier. Dessa har högre energidensitet än vanliga litiumjonbatterier och är dessutom lättare. Det är en kombination som gör dem attraktiva.

Men allt är inte guld och gröna skogar. Fördelarna har inte kunnat realiseras eftersom den här typen av batterier inte alls tål samma påfrestningar och endast klarar av en bråkdel av antalet laddcykler.

Nu hävdar dock forskare vid Pacific Northwest National Laboratory att de har lyckats ta ett steg närmare en användbar teknik. De har nämligen utvecklat ett batteri som håller 600 laddcykler. Vägen de valde var lite överraskande.

Läs mer: Sju mineral blir kritiska för vätgasboomen

I stället för att använda sig av anoder med mer litium använde forskarna i stället tunna remsor, bara 20 mikrometer tjocka.

– Många tror att tjockare litium skulle göra att batterier klarar fler cykler. Men det är inte nödvändigtvis sant. Det finns en optimerad tjocklek för varje litiummetallbatteri beroende på cellenergin och designen, säger Jie Xiao, vid Pacific Northwest National Laboroatory, i ett uttalande.

Det batteri forskarna har skapat har en energitäthet på 350 Wh/kg. Det är en respektabel siffra, men inte något revolutionerande i sig. Det stora värdet ligger i stället i det faktum att livslängden på batteriet är så pass bra. För efter 600 cykler så hade batteriet fortfarande kvar 76 procent av initialkapaciteten.

Läs mer: Nissan planerar stor batterifabrik i England

Det kan jämföras med hur det såg ut för fyra år sedan. Då kunde ett labb-batteri med tekniken klara kanske 50 cykler. Därtill så har forskargruppen utvecklat tekniken så att den går att göra i påsceller. Det innebär att det får en realistisk formfaktor som utan större problem kan användas i elbilar.

Men 600 cykler, är det tillräckligt för att stoppa i en elbil? Nja, forskarna erkänner att det fortfarande krävs mer för att tekniken ska bli kommersiellt gångbar och tittar man på dagens litiumjonbatterier så klarar de ledigt 1 000 cykler. Elon Musk har ju sagt att nuvarande batterier i Model 3 ska hålla i 1 500 cykler.

Så det lär dröja ett par år till innan hållbarhetsproblemet kan vara löst. Men med det sagt är batteritekniken lovande, och när forskarna nu har löst en knut kan mycket hända.

Forskarteamet och institutet ingår i ett konsortium kallat Battery 500 där amerikanska försvarsmyndigheten står som sponsor. Här är målet att få fram ett batteri med en energitäthet på 500 Wh/kg.

– Battery 500-konsortiet har tagit stora steg framåt när det kommer till att öka energitätheten och förlänga antalet laddcykler. Men mycket mer måste göras. Särskilt så finns det säkerhetsproblem med litiummetallbatteriet som måste adresseras, säger Nobelpristagaren Stanley Whittham som är medförfattare till artikeln som är publicerad i den vetenskapliga tidskriften Nature Energy.

Felix Björklund

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt