Genombrott för längre livslängd på batterier

2018-12-21 15:55  

Genom att tillsätta syrgas kan livslängden för nickelmetallhydridbatterier bli minst tre gånger längre än i dag. Några Stockholmsforskares upptäckt gör att batterierna klarar många fler laddcykler utan att förlora i kapacitet.

Batterier baserade på nickelmetallhydrid (NiMH) är laddningsbara och anses både miljövänliga och säkra, bland annat beroende på att elektrolyten är vattenbaserad.

Den mest kända användningen av NiMH-batterier är sannolikt i Toyotas hybridbilar. Men de är också vanliga i eltandborstar och rakapparater.

Ursprunget till NiMH-batteriet är nickelvätebatteriet, som har en överlägsen livslängd jämfört med andra batterityper.

Nickelvätebatterier används till exempel i satelliter i omloppsbana i rymden, eftersom batterierna där måste fungera i decennier utan service. Hubbleteleskopet är ett exempel, men nickelvätebatterier snurrar även runt våra grannplaneter.

Korrosion gör att batteriet torkar ut

Men nickelvätebatterier är opraktiskt stora eftersom vätgasen lagras i gastankar. Deras efterföljare, NiMH-batterier, kan göras mer kompakta eftersom vätet lagras i en metallegering (som kallas metallhydrid) med en vätetäthet som motsvarar den i flytande väte.

Lösningen att lagra väte i en metallegering i NiMH-batterier är effektiv, men nackdelen är att batteriet åldras och torkar ut när legeringen långsamt korroderar och förbrukar sin vattenbaserade elektrolyt. Korrosionen stör också den inre balansen mellan elektroderna i batteriet.

Nu har forskare vid Stockholms universitet utvecklat en metod för att nå samma långa livslängd för NiMH-batterier som stora nickelvätebatterier har.

Inspirationen till den nya metoden kom från ett nytt NiMH-batteri som tillverkas av Nilar i Gävle.

Påfyllning krångligare i Prius

Forskarna upptäckte att de kunde motverka åldringen nästan helt genom att tillsätta syrgas som återställer elektrodbalansen och ersätter den förlorade elektrolyten.

– Man kan tycka att syrgas vore förödande för batteriet, men ytorna i batteriet är väldigt stabila eftersom de skyddas av vätet i metallhydriden. Vi kom på att om vi tillsätter syrgas får vi tillbaka vattnet, berättar professor Dag Noréus vid Stockholms universitet.

Tillsättningen är enkel i Nilars batterikonstruktion, där alla battericeller delar samma gasutrymme. I Toyotas Prius skulle det bli mer komplicerat, enligt Dag Noréus:

– Prius har fem celler som delar gemensamt gasutrymme men batteripacket har 100 celler, så det blir ganska krångligt att dra slangar dit, säger han.

”En helt revolutionerande möjlighet att fylla på med liv”

Med rätt balans av syre och väte kan batterierna enligt forskarna nå en livslängd som överstiger alla batterityper som är vanliga i dag. En lång livslängd är framför allt viktig för stationära batterier i elnäten.

– Den här batteritypen är mycket väl lämpad för att under lång tid jämna ut belastningen i elnätet på alla nivåer, vilket är en förutsättning för ett fossilfritt samhälle, när intermittent sol och vindkraft ska anslutas till nätet, säger professor Dag Noréus vid Stockholms universitet.

Batteritillverkaren Nilar, som tillverkar NiMH-batterier för stationära energilager, planerar att dra nytta av de nya forskningsresultaten. Redan nästa år kommer företagets batteripack att förses med en anslutningsanordning som gör det möjligt att fylla på med syrgas.

– Ingen är gladare än jag. Det här ger en helt revolutionerande möjlighet att fylla på med liv i ett redan befintligt batteri, säger Marcus Wigren, vd på Nilar.

”Sverige är världsledande”

Längre fram i tiden tror han att företaget kommer att erbjuda syrgaspåfyllning som service, kanske till kunder som leasar batterierna i stället för att köpa dem.

Forskningsresultaten finns beskrivna i doktorsavhandlingen av Yang Shen som lades fram vid Stockholms universitet tidigare i december.

– Just nu är Sverige världsledande inom segmentet laddningsbara NiMH-batterier, säger Yang Shen i ett pressmeddelande.

Linda Nohrstedt

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

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Debatt