Premium

Ny gummi-elektrolyt ska ge elbilen längre räckvidd

En av forskarna vid Georgia Tech sträcker ut gummimaterialet. Foto: Georgia Tech
En av forskarna vid Georgia Tech sträcker ut gummimaterialet. Foto: Georgia Tech
Jonas Mindemark är forskare vid institutionen för kemi – Ångström vid Uppsala universitet. Foto: Uppsala universitet
Jonas Mindemark är forskare vid institutionen för kemi – Ångström vid Uppsala universitet. Foto: Uppsala universitet

Georgia Tech hävdar att deras gummibaserade elektrolyt leder joner effektivt, men är den fast eller flytande? Varken eller, svarar Uppsalaforskaren Jonas Mindemark.

Publicerad

Forskarna vid Georgia Tech anser att deras teknik kan utgöra ett lovande alternativ till elbilarnas traditionella litiumjonbatterier. De har lyckats skapa en 3d-struktur av syntetgummi som kan transportera litiumjoner effektivt.

Själva gummistrukturen utgör dock en passiv matris – jonernas väg går genom plastisk kristall som ligger innesluten i en elastomer. Den robusta gummi-elektrolyten ger billigare batterier som kan ladda längre och leverera en ökad räckvidd. Batterierna får dessutom en längre livslängd och blir väldigt säkra, enligt Georgia Tech.

– Många arbetar på att utveckla keramiska elektrolyter och även blandningar mellan keramer och polymerer. Här har man i stället blandat en polymer med en plastisk kristall, vilket ger lite andra egenskaper. Och det är mycket möjligt att det här skulle kunna vara enklare att tillverka, säger Jonas Mindemark vid Uppsala universitet till Ny Teknik.

Fast eller flytande elektrolyt?

Han är forskare vid institutionen för kemi, vid Ångströmlaboratoriet. Som materialkoncept tycker Jonas Mindemark att arbetet vid Georgia Tech ser riktigt intressant ut. Det återstår dock att se hur väl tekniken håller efter många cykler i kommersiella system, och om gummi-elektrolyten klarar en industriell process.

Men är elektrolyten fast eller flytande? Mindemarks svar är att Georgia Techs teknik utgör ett mellanting, men hur man väljer att definiera fast eller flytande är en tolkningsfråga.

– Det här materialet kommer i allt väsentligt att se ut som ett gummimaterial, vilket de flesta skulle kalla för ett fast material. Men på molekylär nivå skulle det vara mer likt ett flytande material än ett fast material. De här plastiska kristallerna är lite speciella, för de bildar kristallstrukturer som fasta material men molekylerna rör sig trots att de sitter i kristallstrukturerna. Så det är både fast och har samtidigt en viss rörlighet – och det är detta som gör att de kan leda joner så pass snabbt genom materialet, säger han.

Stor vinst med litiummetall

Mindemark konstaterar att forskarna skulle ha mycket att vinna på om de kunde få in litiummetall i sina batterier. I dagens batterier stoppar man in litiumjonerna i hålrum i andra strukturer, exempelvis i grafit. Men om man istället kunde lagra dem i form av litiummetall så skulle man kunna få in många fler joner i samma volym.

– Det här är vad många jobbar på nu, för att få upp kapaciteten. Och om Georgia Tech kan använda sitt gummimaterial för att faktiskt göra litiummetallbatterier så har man kommit en bit på vägen mot att skapa vad man kan kalla för superbatterier. Att försöka få detta att fungera i stor skala ligger i pipelinen för mycket av batteriforskningen nu, säger Jonas Mindemark.

Men då måste man dels komma runt tendensen hos litium att bilda dendriter, som kan orsaka kortslutning, dels bemästra materialets höga reaktivitet.

Georgia Tech framhåller att deras elektrolyt är elektrokemiskt stabil. Den framställs genom en enkel polymerisation vid låga temperaturer. Gränsytan mot elektroderna blir robust och slät, villket hämmar tillväxten av dendriter.

Forskarnas arbete är publicerat i den vetenskapliga tidskriften Nature.