Fordon
Nya elektrolyten kan ge elbilar längre räckvidd
Doktorand Long Chen och professor Xiulin Fan Foto: University of Meryland
Längre elbilsräckvidd – tack vare nya framsteg inom batterikemi. Forskningen kring fluorelektrolyt sägs vara revolutionerande. ”Det här är ett stort steg framåt inom batteriforskningen för att öka energidensiteten”, säger professor Jang Wook Choi.
(Artikeln är uppdaterad)
Elbilens framgång hänger till stor del på hur bra dess batterier är. Och trots att många modeller har bra prestanda är räckviddsångest fortfarande en tröskel för många. Och den nuvarande generationen av litiumjonbattarier har börjat nå taket för hur mycket energi de kan lagra.
Men ny batterikemi kan komma att ändra på det.
– Vi har skapat en fluorbaserad elektrolyt som möjliggör en litium-metall-anod, som är känd för att vara extremt ostabil, och kunnat demonstrera ett batteri som fortfarande efter 1 000 laddcykler behåller hög kapacitet, säger Xiulin Fan, professor vid University of Maryland, i ett uttalande.
Upptäckten, där forskare från Maryland, U.S. Army Research Laboratory (ARL) samt Argonne National Laboratory (ANL) har samverkat, har publicerats i en artikel i tidskriften Nature Nanotechnology. Även efter 1 000 laddcykler så har fluorelektrolyten sett till att hålla batterikapaciteten på 93 procent. Och enligt experter är det en riktig framgång.
– Livscykellängden som uppnåtts med givna elektrodmaterial och volttal är utan motstycke om det stämmer. Det här är ett stort steg framåt inom batteriforskningen för att öka energidensiteten. Dock kommer det kanske krävas ytterligare justering för att klara olika standarder för kommersialisering, säger Jang Wook Choi, professor vid Seoul National University i en kommentar till forskningen.
”Omöjliga att sätta eld på”
Tekniken demonstrerades i ett batteri med mynt-formfaktor (som ett klockbatteri) och nu arbetar de med en industripartner för att använda elektrolyten i större batterier med högre spänning. Siktet är inställt på att kunna öka kapaciteten i elbilsbatterier.
Materialen som används kallas för aggressiva eftersom de kan hålla mycket energi, men samtidigt tenderar att äta upp andra element de paras ihop med. Därför har exempelvis litium-metall-anod och nickel i kombination med katodmaterial för användning vid hög spänning inte fungerat.
– Målet med forskningen var att övervinna kapacitetsbegränsningen som litiumjonbatterier har. Vi identifierade att fluor var en nyckelingrediens för att säkerställa att dess aggressiva kemikalier beter sig reversibelt för att ge lång batterilivslängd. Ytterligare en fördel med fluor är att det gör vanligtvis lättantändliga elektrolyter helt omöjliga att sätta eld på, säger Chunsheng Wang, som varit med och utvecklat fluorelektrolyten.
Fluor är ett omdebatterat ämne när det kommer till batterikemi, men nu hoppas forskarna att deras rapport ska driva utvecklingen framåt.
– Det finns bevis i litteraturen som antingen stödjer eller avfärdar fluor som ett bra ämne för interfasen. Vad vi sett under arbetet är att i de flesta fall inte enbart handlar om vilka kemiska ingredienser du använder, utan hur de har arrangerats, säger Xu, forskningsledare vid ARL.
