[TESTARTIKEL]
Energitætheden og ladehastighed i lithiumbatterier er
forbedret voldsomt med ny teknologi, som kan industrialiseres på
ganske få år. Det baner vej for et sikkert bilbatteri og
lynopladning af mobiltelefoner.
Det skriver fagbladet Ingeniøren i dag på deres netudgave,
ing.dk
To forskere ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) i
USA har i dag i forskerbladet Nature offentliggjort deres opdagelse
af en kemisk proces, som forbedrer eksisterende lithium-ion
batterier ganske betydeligt. Dermed er vejen banet for elbiler,
hvis svageste punkt netop er batterierne.
Prototyper af batterierne kan oplades hundrede gange hurtigere
end de tilsvarende, kommercielt tilgængelige lithium-ion batterier.
Samtidig kan der spares noget af batterimaterialet, så fremtidige
batterier kan gøres mindre med samme kapacitet.
Hvis en moderne mobiltelefon eller en bærbar computer fik sådan
et batteri, ville de kunne oplades på få sekunder.
Tunneller i batteriet får ioner på lynarbejde
De to forskere, Byoungwoo Kang og Gerbrand Ceder, undersøgte,
hvordan de ladede ioner bevæger sig i lithiummaterialet. Og derved
opdagede de, at ionerne bevægede sig så hurtigt, at det ikke kunne
være det, der begrænsede ledningsevnen. Den næste opdagelse var, at
ionerne bevæger sig ned i nanoskopiske "tunneler", og at det var
vejen hen til tunnelindgangene, som tog tid og bremsede
processen.
Derpå gik de i gang med at finde ud af, om der kunne skabes en
overflade med flere tunnelindgange. Og det kunne der.
Den bedste type lithium-ion batteri i dag er en forholdsvis dyre
lithium-kobolt-oxygen blanding. Men den har det problem, at den kan
blive termisk ustabil, og dermed risikerer den at bryde i brand,
hvis den belastes hårdt.
Derfor valgte de at arbejde videre på en anden type, nemlig
lithium-jern-fosfat blandingen, som har langt bedre termiske
egenskaber og derfor kan belastes hårdt. Desuden er den billigere
og mere miljøvenlig. Men denne batteritype har det problem, at det
tager længere tid at lade op.
Lithium-jern-fosfat batterier (LiFePO4) kendes på markedet i
dag. De bruges for eksempel i håndværktøj fra DeWalt.
Ledningsevne blev øget med 10 millioner gange
Forskerne fandt frem til en metode, der øgede batterimaterialets
ledningsevne med 10 millioner gange. Samtidig er batteriets
holdbarhed forbedret, så det tåler flere op- og afladninger, før
det bliver slidt. Det skete ved at overtrække batterimaterialet med
en glaslignende lithium-fosfat blanding, som gav en langt mere
porøs overflade.
En lille battericelle, som normalt kan oplades og aflades på
seks minutter, kan med den nye teknik gøre det samme på 10-20
sekunder.
Dermed bliver lithium-jern-fosfat batterier med ét slag en
brugbar teknologi til elbiler.
Det bedste er, at de materialer, der er i brug, er de samme, som
industrien bruger på lithium-jern-fosfat batterier i dag. Det er
kun fremstillingsprocessen, der ændres.
Dermed er vejen kort for en hurtig produktudvikling og
kommercialisering.
Lynopladning kræver forstærket elnet
Gerbrand Ceder siger endda, at den nye viden giver mulighed for,
at der kan findes andre kemiske behandlere med lignende eller endnu
bedre egenskaber til ultrahurtige batterier.
Det eneste problem, der forudses lige nu, er at almindelige
boligers elnet ikke vil kunne klare en hurtig opladning af et
bilbatteri. Så enten skal husenes elnet forstærkes, eller også skal
hurtige opladninger kun ske på el-servicestationer.
