Stort gjennombrudd: Nytt batteri lagrer dobbelt så mye energi

Et internasjonalt forskerteam har utviklet en ny batteriteknologi som kan doble energitettheten til konvensjonelle litium-ion-batterier.

Dette kan få stor betydning for elektriske kjøretøy, der både rekkevidde og levetid er avgjørende faktorer.

Forskere fra Pohang University of Science and Technology (POSTECH) og Sogang University i Sør-Korea har presentert et nytt design kalt In-Situ-Interlocking-Electrode-Electrolyte-System (IEE-system).

Det skiller seg fra tradisjonelle batterier ved å danne kjemiske bindinger mellom elektroden og elektrolytten, i stedet for bare fysisk kontakt mellom komponentene.

Ifølge universitetets pressemelding kan den nye strukturen sammenlignes med murstein som er satt sammen med herdet mørtel.

Dette skal forhindre mekaniske skader som vanligvis oppstår i batterier med silisiumanoder.

Silisium som nøkkel til høyere kapasitet

Mange forskningsprosjekter har fokusert på å bruke silisium som erstatning for grafitt i batteriets anode.

Silisium kan lagre opptil ti ganger så mange litiumioner som grafitt, men materialet utvider seg kraftig under lading og krymper under utlading.

Dette skaper spenninger i strukturen og forkorter levetiden.

IEE-systemets design løser denne utfordringen ved å danne en sammenlåst struktur som tåler de mekaniske påkjenningene som følger av volumendringer i silisiumet.

Testresultater viser at batterier med den nye designen beholder kapasiteten over mange sykluser og har betydelig høyere energitetthet enn kommersielle alternativer.

Den gravimetriske energitettheten til en pouch-celle med IEE-design er målt til 403,7 Wh/kg, mens den volumetriske energitettheten er 1300 Wh/L.

Til sammenligning har Teslas 4680-celler, som leveres av produsenten CATL, henholdsvis 241 Wh/kg og 643 Wh/L.

Lang vei til kommersiell bruk

Selv om resultatene fra laboratorietestene er lovende, er teknologien ennå ikke klar for masseproduksjon.

Så langt har batteriene bare blitt produsert i laboratorieskala, med små mengder aktivt materiale.

Utfordringen nå er å skalere opp produksjonen og samtidig opprettholde den høye presisjonen i de kjemiske bindingene.

I tillegg forventes produksjonskostnadene å bli høye, blant annet på grunn av ekstra prosesstrinn som ikke enkelt kan implementeres i eksisterende batteriproduksjon.

Ifølge professor Soojin Park fra POSTECH markerer studien et viktig skritt mot fremtidens batteriteknologi, der både høy energitetthet og lang levetid er helt sentrale egenskaper.