Energitätare batterier kan laddas säkrare

admin

2 feb 2021

Nästa generations litiummetallbatterier förväntas ge tre till fem gånger högre energitäthet, men säkerheten är ett problem. Forskare har därför tagit fram en konkret vägledning för hur batterierna ska laddas och användas för att minska risker och få högt energiutbyte.

Litiummetallbatterier är ett av flera lovande koncept som på sikt kan ersätta dagens litiumjonbatterier, inte minst i olika typer av elfordon såsom bilar, scootrar och cyklar, berättar forskning.se i en artikel.

Den stora fördelen med den nya batteritypen är att energitätheten kan bli väsentligt högre. Det beror på att battericellens anod består av en tunn folie av ren litiummetall, istället för att metallen lagras i grafit som i litiumjonbatterier.

Utan grafit ökar andelen aktivt material i battericellen, vilket ökar energitätheten och bidrar även till att minska vikten. Med litiummetall som anodmaterial blir det också möjligt att använda material med hög kapacitet även vid battericellens andra pol, katoden. Då går det att få celler med tre till fem gånger så hög energitäthet som idag. Det stora problemet är dock säkerheten.

Undviker dendriter

I två nyligen publicerade vetenskapliga artiklar i de ansedda tidskrifterna Advanced Energy Materials och Advanced Science beskriver nu forskare från Chalmers, tillsammans med kollegor i Ryssland, Kina och Korea, hur litiummetallen kan användas på ett optimalt och säkert sätt.

Det går ut på att metallen vid laddning fördelar sig så att den inte bildar vassa nålar – dendriter – som riskerar att kortsluta och i värsta fall antända batteriet.

– Kortslutning i litiummetallbatterier beror oftast på att metallen lägger sig ojämnt vid cykling och att det bildats dendriter på anoden. De utstickande nålarna gör att anoden kommer i direkt kontakt med katoden. Därför är det avgörande att kunna undvika att sådana bildas. Där kan vi nu bidra med viktig vägledning, säger forskaren Shizhao Xiong på institutionen för fysik på Chalmers.