Lanserar kiselanod som monteras i befintliga batterier

Forskningen kring en ny generation av batterier befinner sig långt ifrån lösningar som kan sättas i produktion. Däremot finns det gott hopp om att dagens litiumjonbatterier inom kort kan göras långt effektivare. Kapaciteten hänger på hur mycket litium som anoden kan tillgodose sig, och kisel i den negativa elektroden skulle kunna ge en enorm ökning.

Under laddning skickas litiumjoner från den positiva elektroden (katoden) till den negativa elektroden (anoden) – och när batteriet laddas ur rör sig litiumjonerna i motsatt riktning. I dagens batterier består anoden av grafit, som är en form av kol – och vid laddning omges en litiumatom av sex kolatomer. När litiumjoner möter kisel så är förhållandet istället 15 litium- mot fyra kiselatomer. Det innebär att kiseln teoretiskt har tio gånger så hög kapacitet som grafit.

Men utvecklingen av den nya anoden har hindrats av det faktum att kiselpartiklar vid laddning expanderar med upp till 400 procent – för att sedan krympa tillbaka lika mycket vid urladdning. I processen har materialet spruckit och förstörs, men forskningen har gjort genombrott på många håll – ett exempel är norska Institutt for energiteknikk.

Men ett företag ligger faktiskt nära en lansering av vad som snabbt kan få ett stort genomslag inom hela batteriindustrin. Det hävdar i alla fall Sila Nanotechnologies. Redan i år kommer uppstartföretaget från Kalifornien inleda en kommersiell tillverkning av sitt kiselanrikade anodmaterial.

Och deras produkt är unik – de kallar den för en drop in-lösning, som ska kunna appliceras i redan existerande batteriproduktion. Det innebär att de stora tillverkarna kan uppgradera sina batterier utan att ställa om hela produktionen. Det betyder också att köparna, som producerar elbilar eller elektronikprodukter, inte behöver vända sig till nya leverantörer för att hänga med i teknikutvecklingen.

Sila har lagt kiseln i en porös bur av nanokomposit som tillåter en expansion och sammandragning utan att materialet kommer i kontakt med elektrolysen. Enligt bolaget ska deras drop in-anod inledningsvis öka batteriets kapacitet med cirka 20 procent, och senare med 40 procent eller mer.

En annan fördel är att anodens tjocklek kan minskas med upp till 67 procent, vilket i sin tur innebär att batteriet kan laddas upp till nio gånger så snabbt. Tunnheten minskar också risken för kortslutning. Anoden ska vara god för 400-1000 cykler av laddning/urladdning.

– Till och med för elbilar krävs det vanligtvis inte mer än tusen cykler, säger Gleb Yushin, en av bolagets medgrundare, till IEEE Spectrum.

Inledningsvis kommer dock Sila Nanotechnologies inrikta sig mot så kallade wearables. För de produkterna utgör batterikostnaden en kritisk faktor, och då de kräver en mindre andel av anodmaterialet blir det lättare för bolaget att kunna möta efterfrågan från företagen – och den förväntas bli explosionsartad. Gleb Yushin räknar med att miljontals enheter kommer ha Silas drop in-anod innan året är över.