<\/p>\n
Fasta litiumbatterier har potential att f\u00f6r\u00e4ndra energilagring genom att erbjuda h\u00f6gre energit\u00e4thet och \u00f6kad s\u00e4kerhet j\u00e4mf\u00f6rt med dagens litiumjonbatterier. Men den begr\u00e4nsade livsl\u00e4ngden \u00e4r en stor utmaning. Nu har forskare vid Lule\u00e5 tekniska universitet tagit fram nya material som kan f\u00f6rl\u00e4nga batteriernas livstid avsev\u00e4rt.<\/strong><\/p>\n \u2013 V\u00e5ra nya material kan f\u00f6rl\u00e4nga batteriets livsl\u00e4ngd och bidra till utvecklingen av mer milj\u00f6v\u00e4nlig energilagring, s\u00e4ger Jiajia Li, som nyligen disputerat i energiteknik vid Lule\u00e5 tekniska universitet.<\/p>\n Litium-metallbatterier ses som en lovande l\u00f6sning f\u00f6r framtidens energisystem. De erbjuder b\u00e5de h\u00f6g prestanda och f\u00f6rb\u00e4ttrad s\u00e4kerhet. Genom att ers\u00e4tta den traditionella flytande elektrolyten med en fast elektrolyt \u2013 det som kallas solid-state-teknik \u2013 kan man n\u00e5 h\u00f6gre sp\u00e4nning och minska risken f\u00f6r brand eller l\u00e4ckage. Fasta batterier har stor potential f\u00f6r exempelvis elfordon, station\u00e4r energilagring och b\u00e4rbar elektronik. Med l\u00e4ngre r\u00e4ckvidd, snabbare laddning och h\u00f6gre s\u00e4kerhet kan de spela en viktig roll i den gr\u00f6na omst\u00e4llningen och bidra till ett mer h\u00e5llbart energisystem. Men f\u00f6r att tekniken ska bli kommersiellt g\u00e5ngbar kr\u00e4vs att de fasta elektrolyterna fungerar tillf\u00f6rlitligt i praktiken \u2013 n\u00e5got som forskare vid Lule\u00e5 tekniska universitet arbetar med.<\/p>\n \u2013 F\u00f6r att fasta elektrolyter ska fungera i verkliga till\u00e4mpningar beh\u00f6ver ledningsf\u00f6rm\u00e5ga, l\u00e5ngtidstabilitet och motst\u00e5ndet i gr\u00e4nsytan mot elektroder f\u00f6rb\u00e4ttras, s\u00e4ger Jiajia Li.<\/p>\n Forskningen fokuserar p\u00e5 fasta elektrolyter baserade p\u00e5 poly(jonv\u00e4tskor) \u2013 plastliknande material som leder joner. Genom att justera materialens struktur har forskarna f\u00f6rb\u00e4ttrat transporten av litiumjoner och gr\u00e4nsytan mellan elektrolyten och \u00f6vriga batterikomponenter. Ett av de utvecklade materialen m\u00f6jliggjorde stabil drift i \u00f6ver 1 000 laddnings- och urladdningscykler utan att prestandan f\u00f6rs\u00e4mrades.<\/p>\n \u2013 M\u00e5nga fasta litiumbatterier tappar i prestanda redan efter 500\u2013700 cykler, s\u00e5 det h\u00e4r \u00e4r en tydlig f\u00f6rb\u00e4ttring. V\u00e5ra material fungerar dessutom vid h\u00f6gre sp\u00e4nningar \u00e4n vad som vanligtvis \u00e4r m\u00f6jligt, s\u00e4ger Jiajia Li.<\/p>\n Forskargruppen har ocks\u00e5 integrerat cellulosaacetat fr\u00e5n tr\u00e4 i elektrolyterna f\u00f6r att \u00f6ka b\u00e5de den mekaniska h\u00e5llfastheten och h\u00e5llbarheten ur milj\u00f6synpunkt. De nya materialen beh\u00f6ll h\u00f6g prestanda vid sp\u00e4nningar upp till 4,8 volt, samtidigt som batteriernas livsl\u00e4ngd f\u00f6rb\u00e4ttrades.<\/p>\n Flera utmaningar \u00e5terst\u00e5r dock innan tekniken kan anv\u00e4ndas i kommersiella produkter \u2013 till exempel m\u00f6jligheten att tillverka materialen i st\u00f6rre skala och att testa dem under mer realistiska f\u00f6rh\u00e5llanden som varierande temperaturer och snabbladdning.<\/p>\n \u2013 Det h\u00e4r \u00e4r ett viktigt steg fram\u00e5t, men det kr\u00e4vs mer utveckling innan tekniken \u00e4r redo f\u00f6r exempelvis elbilar. Vi m\u00e5ste s\u00e4kerst\u00e4lla att materialen fungerar stabilt \u00e4ven vid h\u00f6ga belastningar och i varierande milj\u00f6er, s\u00e4ger Xiaoyan Ji, professor i energiteknik vid Lule\u00e5 tekniska universitet och huvudhandledare samt ansvarig projektledare f\u00f6r forskningen.<\/p>\n Forskningen sker i samarbete med Institute of Process Engineering vid Chinese Academy of Sciences. Resultaten har v\u00e4ckt internationellt intresse och har accepterats f\u00f6r publicering i h\u00f6gt rankade vetenskapliga tidskrifter som Advanced Materials och Nano-Micro Letters. <\/p>\n L\u00e4s mer:<\/strong> Avhandlingen Constructing Poly(Ionic Liquid)s-Based Solid State Electrolytes and Application in Lithium Metal Batteries<\/a> <\/p>\n