Nytt elektrolytmaterial kan förbättra litiumjonbatteriets prestanda

Forskarna Evan Reed och Austin Sendek. Foto: LA Cicero

Forskare vid Stanford University har upptäckt en ny typ av fast elektrolytmaterial – bestående av litium, bor och svavel - som kan förbättra säkerheten och prestandan hos elbilars litiumjonbatterier, liksom batterierna i bärbara datorer och andra batteridrivna enheter. Resultaten av deras forskning har publicerats i en studie i tidskriften ACS Applied Materials & Interfaces.

- Ett typiskt litiumjonbatteri har två fasta elektroder med en mycket lättantändlig flytande elektrolyt däremellan. Vårt mål är att utforma stabila, billiga solida elektrolyter som också ökar batteriets effekt och energi, säger Austin Sendek, en gästforskare vid Stanford University.

Fasta elektrolyter har fördelen att de är mindre lättantändliga och potentiellt mer effektiva. Enligt forskarna har de också längre livslängd och är mer energitäta än flytande elektrolyter.

Det har emellertid varit en stor utmaning att hitta lämpliga material för användning i fasta elektrolyter. De fasta elektrolyter som finns på marknaden idag är för instabila, ineffektiva och dyra för att vara kommersiellt hållbara, enligt forskarna.

För att hitta intressanta kandidater utvecklade forskarna en algoritm som kan skanna mer än 12 000 litiuminnehållande föreningar i en materialdatabas. Inom några minuter identifierade algoritmen cirka 20 lovande material.Det var så forskarna hittade sin materialkombination.

Litium-bor-svavelelektrolyter har visat sig vara ungefär dubbelt så stabila som de vanligaste fasta elektrolyterna. Stabiliteten påverkar i sin tur mängden energi per viktenhet som ett batteri kan lagra. Vilket för ett elfordon betyder längre räckvidd.

– Teslas och andra elbilar kan köra 400 till 480 kilometer på en enda laddning. Men med en solid elektrolyt kan man potentiellt fördubbla energitätheten hos litiumjonbatterier och öka räckvidden till över 800 kilometer - och då kanske man till och med börja fundera på elflyg, säger Austin Sendek.