Live 3D-filming inni battericeller: Svensk gjennombrudd for batteriutvikling
Denne artikkelen ble oppdatert for over ett år siden, og kan inneholde utdatert informasjon.
Såkalte dendritter som selvdestruerer batteriene er hovedhinderet for å gå over til ny batteriteknologi. Nå har forskere laget et verktøy som kan løse problemet.
Batteriforskere har lenge ønsket å studere litiummetall i et fungerende litiummetallbatteri.
Forskere fra Chalmers tekniska högskola i Sverige har utviklet en metode for å følge med på hvordan litiumet i battericellen oppfører seg ved lading og utlading, noe som aldri skal ha vært gjort før.
Ser live med 3D
Med en spesialdesignet celle, og ved hjelp av røntgenmikroskop, kan forskerne observere batteriets indre funksjoner både i sanntid og i 3D.
– Vi har åpnet et nytt vindu for å forstå – og på lang sikt for å optimalisere – fremtidens litiummetallbatterier, sier Aleksandar Matic, som er professor ved Institutt for fysikk på Chalmers.
Professor Matic har ledet den vitenskapelige studien som nylig ble publisert i Nature Communications.
– Når vi kan studere nøyaktig hva som skjer med litiumet i en celle i bruk, får vi viktig kunnskap om hva som påvirker dens indre virkemåte, sier Matic.
Den nye metoden skal kunne bidra til raskere utvikling av nye typer batterier.
Vil vekk fra grafitt
Alle batteriprodusenter jobber målrettet for mer energitette, sikrere, billigere og ikke minst mer miljøvennlige batterier.
Faststoffbatteri (solid-state), litiumsvovelbatteri og litiumoksygenbatteri er alle eksempler på lovende neste generasjons batterier.
Alle disse konseptene bygger på ideen om at batterianoden består av et litiummetall i stedet for grafitt som i dagens batterier.
Uten grafitt blir battericellen lettere, og med litiummetall som anode vil det også være mulig å bruke katodematerialer med høy kapasitet. Da blir det mulig å oppnå tre til fem ganger energitetthet.
Dendritter er noe dritt
Litiummetallbatterier har et sentralt problem. Når batteriet lades eller utlades avsettes ikke litiumet så flatt og jevnt som det burde.
Ofte dannes det «mosegrodde» mikrostrukturer eller såkalte dendritter, som er lange nållignende strukturer. Deler av det avsatte litiumet kan bli isolert og deretter inaktivt.
Dendritter risikerer også å nå den andre batterielektroden og forårsake kortslutning.
– For å kunne bruke denne teknologien i neste generasjon batterier, må vi se hvordan en celle påvirkes av faktorer som strømtetthet, valg av elektrolytt og antall sykluser, sier Matthew Sadd ved Chalmers.
Postdoktoren er en av hovedforfatterne bak studien.
– Nå har vi et verktøy for å gjøre nettopp det, legger Sadd til.
Stort gjennombrudd
Eksperimentet ble utført i Sveits, ved Swiss Light Source utenfor Zürich, der forskerne laget en spesialdesignet battericelle hvor de kunne studere når litium ble avsatt.
– Det var magisk da vi så med egne øyne at det fungerte på første forsøk, sier professor Matic.
Bli medlem!
Få Norsk elbilforenings ladebrikke som gir deg tilgang til ladestasjoner i Norge og Europa, eksperthjelp på lading og supertilbud på veihjelp. Gjør som over 120 000 andre elbilister!
