Ud over lithium-ion:næste generations batteriforskning i gang

Nye smartphones, bærbare enheder og elbiler kan få meget af offentlighedens opmærksomhed, men de er alle afhængige af batterier for at få dem til at køre. De fleste nuværende enheder bruger genopladelige lithium-ion-batterier - teknologi, der først blev kommercialiseret i begyndelsen af ​​1990'erne. Lithium-ion-batterier gav en længere levetid, forbedret afladning og bedre effektivitet i forhold til ældre genopladelige batterier, men kommer også med nogle bemærkelsesværdige ulemper. Lithium kan være relativt dyrt og svært at genbruge, og lithium-baserede batterier kan have problemer med overophedning.

Lithium-ion-batterier driver vores nutid, men fremtidens strøm kan være under udvikling i biomedicinsk og kemiingeniør professor Ian Hoseins laboratorium. Hosein og hans materialevidenskabelige forskerhold forsker i materialer, der kan bruges i den næste generation af batterier.

"Når vi arbejder med materialevidenskab, de materialer, vi laver, skal leve op til mange forskellige forventninger, " siger Hosein. "Vi tænker på, hvad der sker ud over lithium. Andre materialer kan i sagens natur være sikrere, billigere og mere miljøvenligt."

Hosein og hans team har studeret mere rigelige materialer som calcium, aluminium og natrium for at se, hvordan de kan bruges til at konstruere nye batterier.

"Hvis du vil presse elbiler, du skal sikre dig, at den kan levere en masse strøm og oplade hurtigt, " siger Hosein. "Det er et grundlæggende materialevidenskabeligt spørgsmål. Det kræver omhyggelig forskning og udvikling af forskellige materialer, der kan oplade og lagre ioner."

Batteriforskning har en høj adgangsgrænse, men Hosein siger, at Syracuse University har foretaget de nødvendige investeringer for at udvikle, test og endda prototype batterier. Han mener, at udviklingen af ​​næste generations batterier er nogenlunde, hvor lithium var i 1980'erne.

"Der er risikotagning. Der vil være materialer, der ikke virker. Vi skal være åbne over for fejl, " siger Hosein. "Nogle gange kan det være et skud i mørket, men du skal prøve at vide det."

For at kommercialisere ny batteriteknologi, industrien bliver nødt til at se en omkostningsfordel ved ændringen. Hosein siger, at det ser ud til, at udbuddet af lithium muligvis ikke er i stand til at følge med efterspørgslen, der starter om fem til syv år.

"Vi vil gerne være der, når behovet er klar. Vi har faciliteter i verdensklasse, der kan konkurrere med de bedste laboratorier i landet, " siger Hosein. "Det arbejde, vi udfører, er ikke kun gradvist, det er transformativt og kræver langsigtede investeringer for at se det igennem."