”Dubbel-elektrolyt” ska ge batterier bättre prestanda

2019-03-27 11:11  

Amerikanska batteri-startupen 24M påstår att deras nya teknik med dubbla elektrolyter ger enorma vinster. ”De som är nytt är att de har lyckats bygga kommersiella celler med detta koncept. Men det är för tidigt för att haussa” säger svensk fysikprofessor.

Batteriutvecklingen går i rasande takt där nyheter om genombrott och revolutionerande tekniker duggar tätt. En av de senare står 24M för. Det amerikanska företaget påstår att man har utvecklat en helt ny typ av batteriarkitektur med stor potential – en design de kallar för Dual Electrolyte System.

Teknikchef och medgrundare till företaget är Yet-Ming Chiang, som är professor i materialvetenskap på teknikuniversitetet MIT. 24M har sitt säte i Cambridge, Massachusetts, intill MIT, och startade 2015.

Vid utveckling av litiumjonbatterier är det lite av en katt och råtta-lek. Förbättras ett attribut, såsom energidensitet, så kan det ge biverkningar eller ändra andra egenskaper som exempelvis livslängd. Att hitta den bästa avvägningen är svårt och världen över arbetar forskare med att försöka bemästra det för olika applikationer.

Läs mer: Ny lösning ger batterier bättre livslängd och lägre pris

Så vad är då det särskiljande med 24M:s teknik? Jo, precis som namnet antyder använder man sig av två olika elektrolyter. En vid katoden och en annan vid anoden. Mellan de båda sitter en egenutvecklad separator som släpper igenom joner, men håller elektrolyterna separerade.

Den stora vinsten är enligt företaget att man kan designa ett batteri där anod- och katodkemi skiljer sig åt. Vilket gör att man får ytterligare ett verktyg för att rikta sig mot de attribut (snabbladdning, högste energidensitet, längsta livslängd) som man vill att batterierna ska ha. 

– Dual Electrolyte System expanderar möjligheterna för potentiella elektrolyter. Det inkluderar vatten och andra material som till i dag inte har varit kompatibla med både anoden och katoden samtidigt, säger Rick Feldt, i ett uttalande.

Banbrytande teknik?

24M kallar sin teknik banbrytande, men enligt Patrik Johansson, professor i fysik med inriktning mot energirelaterade material vid Chalmers är dubbel elektrolyt inte nytt.

– Det man gör är att separera ut reaktiviteten vid olika potentialer från varandra genom att ha en elektrolyttyp vid vardera elektrod. Inget nytt faktiskt, tror att jag såg ett exempel på det redan i mitten av 1990-talet från en japansk gruppering, men såklart med andra material. Det är en bra idé rent fundamentalt, och det som jag ser som nytt här är att någon har byggt kommersiella celler med detta koncept, säger han.

Även Daniel Brandell, professor i materialkemi och ansvarig för strukturkemi vid Uppsala Universitet, är inne på samma spår.

– Konceptet är inte nytt, det har publicerats en hel del inom detta område de senaste åren, säger han.

Daniel Brandell menar dock att tekniken som sådan är väldigt intressant.

– Att kunna använda två elektrolyter är värdefullt. Materialen i elektroderna är ytterst reaktiva – det är på det sättet man kan lagra mycket energi. Har man ett gemensamt elektrolytsystem för båda elektroderna, som i dagens batterier, vilket är nödvändigt om elektrolyten är helt flytande, så kommer oundvikligen sidoreaktioner att ske mellan elektrolyten och elektroderna. Med hjälp av att man använder fasta elektrolyter, eller ett membran som inte släpper igenom vätskor mellan elektroderna, så kan man skräddarsy elektrolytsystemen för respektive elektrod, och därmed undvika sidoreaktionerna. Därmed kan nya elektrodmaterial tas i bruk, med högre energiinnehåll, säger Daniel Brandell.

Enligt honom är ett problem som uppstår med dubbla eller fasta elektrolyter är man sätter in en komponent som bidrar med inre resistans i batterierna. Något som absolut inte är önskvärt.

Byggt dussintals batterier

24M säger att man redan har byggt dussintals med batterier som nu testas grundligt. I dagsläget har företaget kunnat åstadkomma batterier som levererar över 350 Wh/kg, men målet är att få upp den siffran till 450-500 Wh/kg.

Det kan jämföras med att dagens elbilsbatterier ligger mellan 180-250 Wh/kg. Problem är inte energidensiteten – utan att få till en livslängd som gör batteriet tillräckligt bra för att kunna kommersialiseras.

Företaget ger ingen tidsangivelse för när det kan vara klart – utan nöjer sig med att säga att mycket jobb återstår.

Enligt Patrik Johansson är det för tidigt för att uttala sig om vad 24M:s teknik kan innebära för batteriutvecklingen, och i den knapphändiga information som företaget har lämnat ut framgår det inte vad man använder för material eller elektrolyter.

– Siffrorna som anges beror på många andra parametrar som effekt, effektivitet, cyklabilitet – det säger inte företaget något om. Det är alldeles för tidigt att säga något om, eller haussa något baserat på denna knappa information. Många materialnyheter blir aldrig något i praktiken. Här ligger de väl i och för sig ett steg längre fram, och personerna som står bakom 24M jobbade på/skapade tidigare batteriföretaget A123, så de vet vad de gör. Men självklart kommer något till slut att ersätta dagens kemi, säger Patrik Johansson.

Läs mer: Ny upptäckt kan ge elbilar dubbel räckvidd

En fördel som den här tekniken har är att den kan produceras på samma sätt som dagens litiumjonbatterier – något som kapar kostnaderna för kommersialisering. För närvarande har 24M en liten anläggning för produktion i Cambridge, USA, men företaget planerar att bygga en tillverkningslinje med en årlig kapacitet på 100 megawattimmar tillsammans med en icke namngiven industripartner senare i år. 

– Processkemin som föreslås låter rimlig, och det är möjligt att den kan innebära en viss kostnadsbesparing, men i så fall lär det påverka slutpriset på batteriet endast marginellt. För att göra en seriös bedömning av företagets förmåga att verkligen göra ett avgörande bidrag till utvecklingen av batterier måste de redogöra för materialen i sina celler. Materialen är helt avgörande för att kunna bedöma batteriernas totala prestanda under längre tid. Vilka aktiva material och elektrolyter arbetar man med, och vilket är membranet, säger Daniel Brandell.

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