Chalmers batteriforskning kan ge längre räckvidd på elbilar och elflyg
Forskare vid Chalmers tekniska högskola har presenterat nya forskningsrön kring batterier som kan ge elbilar med längre räckvidd eller passa i elflyg. De nya rönen kan leda till säkrare, stabilare metallbatterier.
Litiumjonbatterier är det populäraste batterialternativet idag men forskarna vill hitta teknik som kan ge mer energi per vikt eller volym. Forskarna tittar därför på batterier med metallelektroder, där litiumjonbatteriets grafitelektrod har ersatts av litiummetall.
Problemet med metallelektroder är att de är väldigt reaktiva, vilket innebär att de lätt reagerar med omgivningen och det blir svårt att skapa en långvarig cell. Med de nya rönen tror sig forskarna har övervunnit detta problemet.
Just batteritekniken har forskare vid Chalmers arbetat på länge. Redan förra året berättade forskare hur de använde sig av 3D-röntgenstrålar för att övervaka hur litiumet i ett litiummetallbatteri beter sig i realtid under användning. De upptäckte att det uppstår ojämna strukturer under laddning och urladdning vilket över tid påverkar batteriets stabilitet och funktion.
Det är dessa insikterna som gett forskarteamet något att bygga vidare på. Nu presenterar de forskningsresultat om metallbatterier i Journal of The Electrochemical Society och visar hur man kan undvika att de ojämna strukturerna bildas på den reaktiva metallelektroden.
– Vi arbetar i en väldigt inert miljö, men även där hittar metallen något att reagera med och det bildas ett ytskikt som påverkar hur metallen beter sig i batteriet. Vi har dock sett att dessa reaktioner faktiskt kan undvikas med mycket enkla medel, inleder Josef Rizell, doktorand vid institutionen för fysik på Chalmers.
– Istället för att ta itu med det reaktiva elektrodmaterialet utanför batteriet skapar vi vår elektrod inuti batteriet genom en process som kallas galvanisering. Detta gör att vi kan undvika att den reaktiva metallen reagerar med omgivningen, vilket är en fördel då vi får en mer förutsägbar och stabil elektrod, fortsätter Josef Rizell.
Fakta: Så sker galvaniseringen
Metall kan framställas elektrokemiskt genom en process som kallas elektroplätering. En spänning driver elektroner till en elektrod och metall bildas på elektrodens yta genom att elektronerna reagerar med joner från elektrolyten. När ett metallbatteri laddas om är det genom just denna reaktion.
Samma process kan också användas för att producera en metallelektrod direkt i battericellen. Genom att skapa metallelektroden inuti batteriet har metallen aldrig möjlighet att reagera med föroreningar utanför batteriet och får ett bättre och stabilare ytskikt.
