Mekaniskt tryck kan ge elbilsbatterier dubbelt så lång livslängd

Jakten på batterier med längre livslängd handlar ofta om nya kemier, nya material eller avancerade tillverkningsmetoder. Men forskare vid University of Cambridge har nu visat att lösningen kan vara betydligt enklare än så. Nämligen att hålla battericellerna under ett jämnt mekaniskt tryck. I en ny studie har forskarna lyckats fördubbla livslängden hos vanliga litiumjonceller utan […]

Jakten på batterier med längre livslängd handlar ofta om nya kemier, nya material eller avancerade tillverkningsmetoder. Men forskare vid University of Cambridge har nu visat att lösningen kan vara betydligt enklare än så. Nämligen att hålla battericellerna under ett jämnt mekaniskt tryck.

I en ny studie har forskarna lyckats fördubbla livslängden hos vanliga litiumjonceller utan att förändra vare sig elektrolyt eller elektrodmaterial. I stället handlar det om att styra hur hårt battericellerna pressas samman under laddning och urladdning.

När ett litiumjonbatteri laddas och laddas ur sväller och krymper elektroden i battericellen vid varje laddcykel. Något som med tiden kan leda till sprickor, inte minst hos anoder med en hög andel kisel som dras med utmaningen att det uppstår sprickor. Bland andra amerikanska Sila Technology som samarbetar med Mercedes påstår sig ha en lösning för det med sitt anodmaterial de kallar ”Titan Silicon”.

Problemet med mikrosprickor kan även drabba vanligare grafitbaserade anoderna och med tiden leder de och andra åldringsprocesser till en gradvis minskning av batteriets kapacitet. Forskarna utvecklade därför ett system med luftfyllda kuddar som hela tiden håller ett nästan konstant tryck mot de pouchceller som användes. På så sätt minskas variationerna i trycket samtidigt som cellen hålls samman under hela sin livslängd.

I testerna visade det sig att ett konstant tryck på omkring 12,5 bar – ungefär fyra gånger högre än vad som normalt används – gav de bästa resultaten. Efter 1 100 laddcykler hade battericellerna fortfarande kvar 96,2 procent av sin ursprungliga kapacitet. Forskarna kunde samtidigt se betydligt mindre slitage på både anod och katod jämfört med celler som utsattes för lägre och varierande tryck.

Enligt forskarna kan tekniken innebär att batteriernas livslängd fördubblas. Tekniken är däremot ännu endast testad i laboratoriemiljö och det är krävs en hel del mer arbete innan vi kan se den i serietillverkade modeller. En utmaningen är att lyckas bygga in tekniken utan att öka vikten hos batteripaketen – något som kraftigt skulle påverka räckvidden.

En fördel enligt forskarna är att det inte behövs någon ny batterikemi. Går det att anpassa tekniken till storskalig produktion skulle den kunna bli ett nytt sätt att öka livslängden hos framtidens litiumjonbatterier med relativt små förändringar av själva battericellen.