Kommer snart:Forbedrede lithium-ion-batterier?

En lovende tilgang involverer brugen af ​​faststofelektrolytter i stedet for flydende elektrolytter. Solid-state elektrolytter er ikke brændbare og kan fungere ved højere temperaturer, hvilket potentielt øger batteriernes sikkerhed og levetid. Derudover kan faststofelektrolytter muliggøre brugen af ​​lithiummetalanoder, som har en højere energitæthed end traditionelle grafitanoder.

Forskningsudfordringer:

- Udvikling af faststof elektrolytter med høj ionisk ledningsevne

- Sikring af god kontakt mellem faststof elektrolytten og elektroderne

- Løsning af problemer relateret til batterinedbrydning og levetid

Potentielle fordele:

- Øget energitæthed og forbedret sikkerhed sammenlignet med nuværende lithium-ion-batterier

- Længere levetid og bredere driftstemperaturområde

- Reduceret risiko for termisk flugt og brande

Tidslinje:

- Forsknings- og udviklingsindsatsen er i gang, og nogle solid-state lithium-metal-batterier er allerede nået til pilotproduktionsstadiet.

- Kommercialisering forventes i midten til slutningen af ​​2020'erne.

Lithium-Svovl-batterier

Lithium-svovl-batterier giver mulighed for endnu højere energitæthed end lithium-ion-batterier på grund af den høje teoretiske specifikke kapacitet af svovl (1675 mAh/g). Svovl er også rigeligt og billigt, hvilket gør det til et attraktivt katodemateriale.

Udfordringer:

- Svovl gennemgår komplekse elektrokemiske reaktioner under opladning/afladning, hvilket fører til kapacitetsfading og reduceret cykluslevetid.

- Opløsningen af ​​polysulfid-mellemprodukter kan give problemer med batteriets stabilitet og ydeevne.

- Dårlig elektrisk ledningsevne af svovl kræver brug af ledende additiver.

Potentielle fordele:

- Betydelig højere energitæthed end nuværende lithium-ion-batterier

- Lavere omkostninger på grund af brugen af ​​svovl som katodemateriale

- Potentiale for længere levetid og forbedret sikkerhed

Tidslinje:

- Forsknings- og udviklingsindsatsen er i gang, med nogle lithium-svovl-batterier, der viser lovende ydeevne i laboratorietests.

- Kommercialisering kan tage flere år, da udfordringer relateret til stabilitet og levetid skal overvindes.

Lithium-luftbatterier

Lithium-luft-batterier har potentiale til at opnå ekstremt høje energitætheder, da de bruger ilt fra luften som katodemateriale. Dette kan muliggøre betydelige vægt- og volumenreduktioner sammenlignet med traditionelle lithium-ion-batterier.

Forskningsudfordringer:

- Lithium-luft-batterier er meget følsomme over for fugt og urenheder i luften, hvilket fører til stabilitets- og sikkerhedsproblemer.

- Opladningsprocessen involverer dannelse af lithiumdendritter, som kan forårsage kortslutninger og batterisvigt.

- Cykluslevetid og reversibilitet af iltreduktionsreaktionen skal forbedres.

Potentielle fordele:

- Enestående energitæthed, der potentielt revolutionerer elektriske køretøjers rækkevidde og bærbare enheder

- Brug af rigeligt og frit tilgængeligt ilt fra luften som katodemateriale

Tidslinje:

- Lithium-luft-batterier er stadig i de tidlige stadier af forskning og udvikling. Væsentlige udfordringer skal løses, før de kan komme i betragtning til kommercielle anvendelser.