Forskere i stort gennembrud: Nyt batteri lagrer dobbelt så meget energi

Et internationalt forskerteam har udviklet en ny batteriteknologi, der kan fordoble energitætheden i forhold til gængse lithium-ion-batterier.

Det kan få stor betydning for anvendelsen i elbiler, hvor rækkevidde og holdbarhed er afgørende faktorer.

Forskere fra Pohang University of Science and Technology (POSTECH) og Sogang University i Sydkorea har præsenteret et nyt design kaldet “In-Situ-Interlocking-Electrode-Electrolyte-System” (IEE-system).

Det adskiller sig fra traditionelle batterier ved at skabe kemiske bindinger mellem elektroden og elektrolytten, frem for blot fysisk kontakt mellem komponenterne.

Ifølge universitetets pressemeddelelse sammenlignes den nye struktur med mursten, der er sat sammen med hærdet mørtel.

Dette skal forhindre mekaniske skader, som typisk opstår i batterier med silikoneanoder.

Silicium som nøglen til højere kapacitet

Mange forskningsprojekter har fokuseret på at bruge silicium som erstatning for grafit i batteriets anode.

Silicium kan lagre op til ti gange flere lithium-ioner, men udvider sig kraftigt under opladning og skrumper ved afladning.

Det skaber spændinger i materialet og forringer levetiden.

IEE-designet adresserer denne udfordring ved at danne en sammenlåst struktur, der kan modstå de mekaniske belastninger fra siliciumets volumenændringer.

Testresultater viser, at batterierne med det nye design bevarer deres kapacitet over mange cyklusser og har markant højere energitæthed end kommercielle alternativer.

Den gravimetriske energitæthed for en såkaldt “pouch-celle” med IEE-design måles til 403,7 Wh/kg, mens den volumetriske energitæthed er 1300 Wh/L.

Til sammenligning ligger Teslas 4680-celler, som leveres af producenten CATL, på henholdsvis 241 Wh/kg og 643 Wh/L.

Lang vej til kommerciel anvendelse

Selvom resultaterne fra laboratorietest er lovende, er teknologien endnu ikke klar til masseproduktion.

Indtil videre er batterierne kun fremstillet i laboratoriestørrelse, med små mængder aktivt materiale.

Udfordringen bliver nu at opskalere produktionen og bevare den høje præcision i de kemiske bindinger.

Desuden forventes fremstillingsomkostningerne at være høje, blandt andet på grund af ekstra procestrin, som ikke uden videre kan implementeres i eksisterende batteriproduktion.

Ifølge professor Soojin Park fra POSTECH markerer studiet dog et vigtigt skridt mod fremtidens batteriteknologi, hvor både høj energitæthed og lang levetid er i fokus.