Genombrott för långlivat litiumbatteri

Att litium-svavelbatterier har högre energitäthet än litiumjonbatterier är känt sedan länge. Men problemet för praktiskt bruk är den korta livslängden, som mest 200 laddcykler mot ca 1000 för litiumjonbatterier.

Men forskare vid Fraunhoferinstitutet IWS i Dresden har utvecklat litium-svavelbatterier som klarar upp till 1400 laddcykler.

I stället för en anod av litium-metall använder man en kisel-kolförening. Denna är stabilare och ändrar sig mindre än litium-metall vid laddning.

- Ju mer anodmaterialet ändrar form desto mer blandar det sig med elektrolyten, säger Holger Althues vid Fraunhoferinstitutet. Därvid förvandlas den flytande elektrolyten till gas och fasta partiklar. Batteriet torkar ut.

- I extremfall växer anoden tills den når katoden, det blir kortslutning och batteriet förstörs.

Avgörande för kapacitet och livslängd är samspelet mellan anod och katod. I litium-svavelbatterier utgöras katoden av svavel. Fördelen jämfört med kobolt, som är ett vanligt katodmaterial i litiumjonbatterier, är att svavel finns i överflöd och är billigt.

Men svavel förenar sig gärna med elektrolyten. Forskarna motverkar den processen genom att använda poröst kol. Porerna i detta kolmaterial är anpassade för att lagra svavel på ett sådant vis att det långsammare förenas med elektrolyten.

IWS-forskarna bedömer att litiumsvavelbatteriet har möjlighet att lagra upp till 600 Wh/kg, men garderar med att 500 Wh/kg kanske är mer realistiskt inom en nära framtid. Litiumjonbatterier har en kapacitet på max 250 Wh/kg.

Detta öppnar möjligheter både för kraftfullare batterier till elbilar, men även lättare batterier till mobiltelefoner och surfplattor.

- Kanske öppnar litium-svaveltekniken en möjlighet att utveckla eldrivna flygplan, tillägger Holger Althues. Men tillägger att innan det krävs en hel del vidareutveckling.