Et smørbart mellemlag kunne gøre solid state-batterier mere stabile

Solid-state batterier er af stor interesse for elbilindustrien. Forskere ved Chalmers Tekniske Universitet, Sverige, og Xi'an Jiaotong University, Kina har nu præsenteret en ny måde at bringe dette lovende koncept tættere på kommerciel anvendelse i stor skala. Et mellemlag lavet af en smørbar, 'smørlignende' materiale forbedrer strømtætheden ti gange, samtidig med at ydeevne og sikkerhed øges.

"Dette mellemlag gør battericellen betydeligt mere stabil, og derfor i stand til at modstå meget højere strømtæthed. Hvad der også er vigtigt er, at det er meget nemt at påføre den bløde masse på lithiummetalanoden i batteriet – som at smøre smør på en sandwich, " siger forsker Shizhao Xiong ved Institut for Fysik på Chalmers.

Sammen med Chalmers professor Aleksandar Matic og professor Songs forskningsgruppe i Xi'an, Shizhao Xiong har i lang tid arbejdet på at lave et passende mellemlag for at stabilisere grænsefladen til solid-state batterier. De nye resultater blev for nylig præsenteret i det prestigefyldte videnskabelige tidsskrift Avancerede funktionelle materialer

solid-state batterier kunne revolutionere elektrisk transport. I modsætning til nutidens lithium-ion-batterier, solid-state batterier har en fast elektrolyt og indeholder derfor ingen miljøskadelige eller brandfarlige væsker.

Et solid-state batteri kan sammenlignes med en tør sandwich. Et lag af metallet lithium fungerer som en skive brød, og et keramisk stof lægges ovenpå som et fyld. Dette hårde stof er batteriets faste elektrolyt, som transporterer lithium-ioner mellem batteriets elektroder. Men 'sandwichen' er så tør, det er svært at holde det sammen - og der er også problemer forårsaget af kompatibiliteten mellem 'brødet' og 'toppen'. Mange forskere rundt om i verden arbejder på at udvikle passende løsninger til at løse dette problem.

Materialet, som forskerne i Göteborg og Xi'an nu arbejder med, er et blødt, smørbart stof lavet af nanopartikler af den keramiske elektrolyt LAGP blandet med en ionisk væske. Væsken indkapsler LAGP-partiklerne og gør mellemlaget blødt og beskyttende. Materialet opfylder flere funktioner og kan nemt påføres.

Selvom solid-state batterier har et højt potentiale, der er endnu ingen etableret måde at gøre dem tilstrækkeligt stabile på, især ved høje strømtætheder, når meget energi udvindes fra en battericelle meget hurtigt under hurtige op- eller afladningsforhold. Chalmers-forskerne ser et stort potentiale i udviklingen af ​​dette nye mellemlag.

"Dette er et vigtigt skridt på vejen mod at kunne producere i stor skala, omkostningseffektiv, sikre og miljøvenlige batterier, der leverer høj kapacitet og kan oplades og aflades med høj hastighed, " siger Aleksandar Matic, professor ved Institut for Fysik på Chalmers, der forudser, at solid-state batterier vil være på markedet inden for fem år.