Svenskt genombrott för nya batterier med längre räckvidd

Med hjälp av en 3D-röntgen har forskare vid Chalmers tekniska högskola i Göteborg lyckats undersöka hur litium i batterier beter sig i realtid. Resultatet från det kan nu användas för att ta fram batterier med betydligt högre energidensitet än idag. Vilket i sin tur ger elbilar med längre räckvidd och öppnar för nya möjligheter med batteridrivna flygplan.

Rent konkret handlar det om batterier med metallelektroder, där grafitelektroden i litiumjonbatteriet har ersatts av litiummetall. En teknik som är känd sedan tidigare och används av bland annat så kallade solid state-batterier med fast i stället för flytande elektrolyt. Nackdelen med metallelektroder är metallen påverkas av sin omgivningen vilket förkortar batteriets livslängd.

Med 3D-röntgen kunde forskarna se hur litiumet bildade ojämna strukturer – så kallade dendriter – under ur- och uppladdning. Just det har forskarna vid Chalmers nu funnit en lösning på med så kallade metallbatterier.

– I stället för att hantera de reaktiva elektrodmaterialen utanför batteriet skapar vi vår elektrod inuti batteriet genom en process som kallas elektroplätering. På så sätt kan vi undvika att den reaktiva metallen reagerar med omgivningen, vilket är en fördel eftersom vi får en mer förutsägbar och stabil elektrod, säger Josef Rizell som är doktorand vid institutionen för fysik på Chalmers,

Genom att skapa metallelektroden inne i batteriet får metallen aldrig möjlighet att reagera med föroreningar utanför batteriet och får ett bättre och stabilare ytskikt.

Forskarna har undersökt de olika reaktioner och processer som sker i batteriet vid ur- och uppladdning för att skapa sig en bättre bild av vad som kan optimeras.
– Den här typen av grundforskning är viktig för att bana väg för nya batterikoncept och tekniker. Utan den kan man bara pröva sig fram, som att orientera sig utan karta, säger Aleksandar Matic som är Chalmers föreståndare för Compel, ett statligt initiativ för forskning och utbildning inom elektrifiering och batteriteknik vid Chalmers, Uppsala universitet och Lunds universitet.