Ny batteriteknik: Genombrott i sydkoreanskt laboratorium utlovar högre energitäthet och längre livslängd

Enligt Advanced Scienceär kärnprincipen bakom ett nytt system som utvecklats av sydkoreanska forskare en in-situ "interlocking electrode-electrolyte" (IEE)-struktur, där elektrod- och elektrolytkomponenterna är permanent sammanfogade. Till skillnad från konventionella, skiktade litiumjonceller förhindrar denna täta sammankoppling att strukturen försvagas på grund av laddningscykler.

Hög batteriprestanda i inledande tester

I laboratorietester uppnådde prototypceller som utvecklats med hjälp av en IEE-struktur en gravimetrisk energitäthet på 403,7 Wh/kg och en volymetrisk densitet på 1.300 Wh/L. Dessa värden är betydligt högre än för nuvarande seriebatterier, t.ex. Teslas 4680-cell (241 Wh/kg, 643 Wh/L).

Lämplig för kiselanoder

En viktig fördel med IEE-strukturen är att den lämpar sig för kiselanoder. I teorin kan kisel lagra cirka tio gånger fler litiumjoner än grafit, men kisel lider av betydande volymförändringar under laddning, vilket hittills har begränsat dess livslängd kraftigt. Den fasta bindningen i IEE-konstruktionen stabiliserar anoden och absorberar dessa påfrestningar, vilket kan göra det mer praktiskt att använda kisel som ett aktivt material.

Teknik i laboratorieskala

Trots de höga prestandauppgifterna är tekniken för närvarande fortfarande begränsad till laboratorieskala. Tillverkningen kräver nya materialprocesser, vilket gör överföringen till industriella produktionslinjer komplex och kostsam. Det kommer därför sannolikt att krävas flera års utvecklingsarbete innan kommersiell användning är möjlig.

Enorm potential för batteritekniken

Om IEE-tekniken blir allmänt spridd skulle den dock kunna öka batteriernas energiinnehåll och livslängd avsevärt. Detta skulle få långtgående konsekvenser inte bara för elfordon, utan även för smartphones, bärbara datorer och stationära lagringsenheter, särskilt i en tid då tillverkarna i allt högre grad letar efter sätt att samtidigt förbättra räckvidd, laddningscykler och hållbarhet.