Lithium-metal batterier er et lovende alternativ til de udbredte lithium-ion-batterier. De er omkring dobbelt så energitætte som lithium-ion, hvilket altså kan fordoble rækkevidden på elbiler. Vel at mærke uden at batteriets størrelse (eller vægt) øges. Men lithium-metal batterierne har et problem. De nedbrydes hurtigt, hvilket fører til korte livscyklusser.
Nu har et hold amerikanske forskere dog angiveligt fundet en enkel måde at få lithium-metal batterier til at holde længere. De skal bare aflades helt og gives en kort pause. Det skriver Nature.
– Vi ledte efter den nemmeste, billigste og hurtigste måde at forbedre levetiden på lithiummetal. Vi opdagede, at vi kunne lade batteriet hvile i afladet tilstand, og at den tabte kapacitet kunne genvindes og cykluslevetiden øges, siger Wenbo Zhang, der er en af forskerne bag projektet.
– Disse forbedringer kan realiseres blot ved at omprogrammere batteristyringssoftwaren uden yderligere omkostninger eller ændringer, der er nødvendige for udstyr, materialer eller produktionsflow, fortæller han videre.
Nuværende kommercielle lithium-metal batterier er for det meste kun til engangsbrug. Dette skyldes, at lithiummetallet og andre forbindelser inde i batteriet reagerer med hinanden og nedbrydes meget hurtigt, når batteriet aflades.
Helt specifikt sætter små stykker lithium sig fast i elektrolytten – stoffet, som ladede partikler bevæger sig igennem for at få elektriciteten til at flyde. Forskerne kalder dette for en “SEI-matrix” og man har i årevis forsøgt stoppe denne nedbrydning med komplicerede kemiske opskrifter.
Men tidligere forskning fra gruppen havde fundet ud af, at SEI-matrixen begynder at opløses af sig selv, når batteriet er inaktivt. Forskerne besluttede at undersøge dette nærmere.
– Vi fandt ud af, at hvis batteriet hviler i afladet tilstand i kun en time, opløses noget af SEI-matrixen, der omgiver det døde lithium, fortæller medforfatter Philaphon Sayavong, en ph.d.-studerende i kemi ved Stanford.
– Så når du genoplader batteriet, vil det døde lithium forbindes med anoden igen, fordi der er mindre fast masse i vejen. Tidligere troede vi, at dette energitab var irreversibelt. Men vores undersøgelse viste, at vi kan genvinde tabt kapacitet blot ved at hvile det afladede batteri.
Resultaterne af undersøgelsen kan give batteri- og elbilproducenter praktisk indsigt i, hvordan lithiummetal teknologi kan bruges i bilindustrien i fremtiden. Den er både mere energitæt og vejer mindre, hvilket lover godt for elbiler med længere rækkevidde.