Materialet öppnar för en ny nivå av snabbladdning

(Artikeln är uppdaterad)

Vi har blivit vana vid att all teknik ständigt krymper, blir allt snabbare – och samtidigt billigare att producera. Undantaget har varit batterier, men nu kan forskning vid University of Cambridge öppna upp för ett rejält teknikkliv inom området.

Där har man sett att litiumjoner kan röra sig mycket snabbare genom material med en komplex kristallin struktur än vad som är fallet med traditionella elektrodmaterial. Upptäckten skulle kunna ge mycket snabbare laddtider. Forskarna tittade på niob/volfram-oxid. Även om ämnet inte gav en högre energitäthet under en typisk cykel så visade det sig ha en stor påverkan när det kommer till snabbladdning.

Ämnets fysiska struktur och kemiska beteende har gett forskarna värdefulla insikter om hur man skulle kunna konstruera ett säkert och supersnabbt batteri. Resultaten pekar mot att nästa generation batterier kommer baseras på okonventionella material.

Utöver att bana väg för mobiltelefoner som laddas fullt på några få minuter, kan de nya materialen undanröja stora tekniska hinder inom två viktiga miljöområden – elbilar och nät för lagring av solenergi.

– Vi letar ständigt efter nya material med hög batteriprestanda, som skulle kunna ge mycket kortare laddtider och ett högt effektuttag, säger avhandlingens huvudförfattare, Kent Griffith, forskare vid Cambridges Department of Chemistry, på universitetets hemsida.

I jakten på nya elektrodmaterial brukar forskarna vanligtvis eftersträva att göra partiklarna mindre.

– Idén är att om du kortar den sträcka som litiumjonerna måste färdas så borde detta ge en högre prestanda. Men det är svårt att skapa ett praktiskt batteri med nanopartiklar. Du får mycket mer oönskade kemiska reaktioner med elektrolyten, så batteriet håller inte lika länge – plus att de är dyra att tillverka, säger Griffith.

Att framställa nanopartiklar kan vara komplicerat och de kan rent praktisk vara svåra att packa tätt samman. Niob/volfram-oxid har större partikelstorlek än många andra elektronmaterial, men erbjuder enligt avhandlingen en rigid öppen struktur som inte fångar litiumet.

Niob/volfram-oxid är dessutom enkelt att framställa, och Cambridges mätningar visade att litiumjonerna rörde sig många gånger snabbare än med mer typiska elektrodmaterial. Smolket i bägaren är att det har visat sig ge en lägre spänning i cellerna jämfört med vissa andra material.