Svensk superelektrolyt vässar litiumbatteriet

Laddningsbara litiumjonbatterier finns i allt från elbilar och flygplan till mobiler och datorer. Men de har en akilleshäl: de kan självantända och börja brinna. Det var det som hände när några av Boeings flygplan fick flygförbud under flera månader år 2013.

Boven i dramat är batteriets flytande elektrolyt som kan råka ut för så kallad termisk rusning, det vill säga att temperaturen stiger okontrollerat och sätter eld på elektrolyten. Samtidigt är elektrolyten den batterikomponent som driver upp kostnaden och gör att batteriet åldras.

Lösningen kan vara ett nytt fast material utvecklat på Ångström Advanced Battery Centre vid Uppsala universitet. Här kom Daniel Brandell och Jonas Mindemark på idén att se om de biokompatibla polymer som används inom medicinen även går att använda för att skapa polymerelektrolyter (salt löst i en polymer) för litiumbatterier. Resultatet blev en superelektrolyt och ett genombrott inom materialforskningen.

– Vi upptäckte hög ledningsförmåga hos polymermaterial som hittills inte använts i fasta elektrolyter. Batterifolk omkring oss har blivit eld och lågor, konstaterar Daniel Brandell.

Materialet är en sampolymer, det vill säga en kombination av polykarbonater och polyestrar. Tillsammans ger de en hög jonledningsförmåga och en bra mekanisk stabilitet åt elektrolyten. Använd i ett batteri öppnar den även för konstruktioner där elektroderna är av metalliskt litium. Det kan i sin tur leda till mindre och lättare batterier som är enkla att anpassa till olika konstruktioner.

– Elbilar är nog det som ligger närmast till hands. På längre sikt öppnar materialet också för billiga och lätta batterier med högt energiinnehåll till mobiler, laptop och andra typer av bärbar elektronik.

I labbet står redan prototypbatterier som oavbrutet laddas upp och ur. Nu går forskarna vidare med att utveckla materialets ledningsförmåga ytterligare ett snäpp, samtidigt som de hoppas på ett bra samarbete med någon batteritillverkare.

Forskarnas resultat publiceras i ett kommande nummer av Journal of Power Sources.