Forskare vid universitetet i Michigan i USA har utvecklat en ny typ av litiumjonbatteri som klarar av att laddas mycket snabbt, även vid låga temperaturer. Det är en innovation som kan få stor betydelse för elbilar i kalla klimat.
De nya forskningsrönen innebär ett stort steg mot att lösa ett av litiumjonbatteriets största tekniska utmaningar: att kombinera snabbladdning, lågtemperaturfaktorn och hög energitäthet.
Idag måste elbilar förvärma batteriet före ett laddstopp för att nå optimala laddhastigheter vid snabbladdaren. Dessutom måste batteriet värmas mycket mer vid sträng kyla, vilket tar mer energi och därmed drar upp förbrukningen och minskar räckvidden.
Särskilt krävande blir det dessutom på batterier med hög energitähet. När dessa faktorer kombineras kan batteriet laddas ojämnt, vilket kan leda till att litium ”pläteras” på anoden. Det är ett fenomen som försämrar batteriets livslängd och säkerhet.
Forskarnas lösning på problemet är en ny design som kombinerar två smarta lösningar. Genom att integrera en tredimensionell elektrodarkitekturer med ett konstgjort fast elektrolytgränsskikt (SEI) skapat via atomlagerdeponering av en fast elektrolyt (Li₃BO₃-Li₂CO₃) har man lyckats förbättra både jontransporten och elektrokemiska reaktioner i batteriet.
Dessa modifieringar gör det möjligt att utnyttja tjocka elektroder (över 3 mAh/cm²) mer effektivt, även under krävande förhållanden som låga temperaturer och höga laddningshastigheter. Genom att testa grafit/NMC-pouchceller (LixNiyMnzCoaO) kunde forskarna isolera effekterna av elektrolyttransport och gränssnittsimpedans.
Resultaten är lovande enligt forskarna. Vid −10°C och en laddningshastighet på 6C ökade den tillgängliga kapaciteten med över 500 procent. Forskarna såg också batterierna behöll mer än 97 procent av sin kapacitet efter 100 cykler utan att litiumplätering uppstod.
Den här tekniken kan göra att elbilar kan prestera ännu bättre i kallt klimat och kan laddas snabbt utan att batterierna slits ut.
