Genombrott för zink-jod-batterier: över 60 000 laddningscykler, full laddning på 3 minuter

Forskare vid Flinders University i Australien verkar ha löst ett av de mest ihållande hindren för vattenbaserade zink-jod-batterier: deras korta livslängd. Forskargruppen, som publicerade sina resultat i Angewandte Chemie, har enligt uppgift utvecklat ett batteri som tål mer än 60 000 laddnings- och urladdningscykler samtidigt som det laddas fullt på så lite som tre minuter. Beroende på driftsinställningarna arbetar cellerna vid 1,3 till 1,4 volt och levererar antingen 200 mAh/g över 8 000 cykler med en laddningstid på sju minuter, eller en lägre kapacitet på 150 mAh/g över det betydligt större antalet på 60 000 cykler. Nedbrytningshastigheten uppges vara så låg som 0,0001 % till 0,0003 % per cykel.

Vattenbaserade zink-jod-batterier har tidigare drabbats av den så kallade ”shuttle-effekten”, där polyjodföreningar läcker ut genom batteriets separator och gradvis försämrar prestandan. För att lösa detta problem konstruerade forskarna en burliknande struktur av cyklodextrin, ett billigt, stärkelsebaserat polymer som ofta förekommer i livsmedel och kosmetika och vars vattenbindande yttre skikt och vattenavvisande inre fångar upp och släpper ut de problematiska polyjodiderna efter behov.

Utöver den tekniska lösningen är zinkbaserade batterier ett mycket säkrare, billigare och mer lättillgängligt alternativ till litiumjontekniken. De eliminerar i stort sett brandriskerna som är förknippade med litiumkemin, samtidigt som de matchar eller till och med överträffar litiumjonbatterier både vad gäller specifik energi och energitäthet.

Dessutom innehar Australien 20–28 % av världens kända zinkreserver, vilket utgör en möjlighet som potentiellt skulle kunna motverka Kinas monopol på litiumjonförsörjningskedjorna och ta itu med problemet med miljöavfall. Australien producerar cirka 3 300 ton litiumbatteriavfall varje år, vilket förväntas öka kraftigt till över 136 000 ton år 2036.

För närvarande befinner sig tekniken fortfarande i prototypstadiet snarare än i kommersiell lansering. Flinders-laboratoriet uppger att man samarbetar med industrin för att bygga en prototypplattform. Huruvida detta leder till en faktisk inhemsk industri beror dock på faktorer som går långt utöver batterikemi, däribland investeringar i tillverkning och marknadens acceptans – faktorer som ingen av forskarna tar upp.