Jagten på lithium-ion-batteriets afløser er intens, og med i kapløbet er en gammel kending. Det er lithium-luft-batteriet, som har været kendt i over 40 år. Japanske forskere har netop præsenteret en mulig model for et lithium-luft-batteri med dobbelt så stor energitæthed (300 Wh/kg) som et lithium-ion-batteri.
Tilbage i 1970’erne, da ideen med at udskifte en katode af fast stof med den rene luft første gang blev præsenteret, faldt konstruktionen på, at man endnu ikke havde materialeteknologi, som kunne modsvare de teoretiske forventninger. Siden blev teorien genoplivet, og omkring år 2000 begyndte forskerne igen at give batteriet opmærksomhed i kølvandet på øget interesse for elektriske biler.
På den igangværende ‘247th National Meeting & Exposition of the American Chemical Society (ACS) i Dallas har japanske forskere fra Mie University med professor Nobuyuki Imanishi i spidsen præsenteret en mulig løsning på et af lithium-luft-batteriets grundlæggende problemer.
For at kunne overføre ioner mellem lithium-elektroden og katoden skal der være en elektrolyt. Et design, hvori der indgår vand, har vist sig at være mest effektivt.
Men vand har det problem, at der dannes brint, hvis det kommer i kontakt med lithium. Hvis man forsøger at beskytte lithium med et ekstra lag materiale, så det ikke kommer i forbindelse med vand, så ryger effektiviteten i batteriet.
De japanske forskere har derfor valgt en sandwichløsning, hvor først en polymer-elektrolyt og derefter en faststofelektrolyt afskærmer lithium-elektroden fra vandet.
Interesseret i batterier og elbiler? Prøv Ingeniørens nyhedsbrev
I en pressemeddelelse fra ACS meddeles der ikke noget om, hvilke materialer der er tale om, men meget tyder på, at faststofelektrolytten er keramisk.
Det tror seniorforsker Poul Norby fra Institut for Energikonvertering og -lagring på DTU også. På instituttet har forskerne i længere tid arbejdet med netop genopladelige lithium-luft-batterier i samarbejde med bl.a. Stanford i USA, Haldor Topsøe A/S, Lithium Balance og SDU. I dette projekt arbejdes der med lithium-luft-batterier uden vand.
»Det er klart, at flere elektrolytter komplicerer batteriet væsentligt. En keramisk membran skal både være kompatibel med vand på den ene side og med polymerelektrolytten på den anden side, samtidig med at den skal kunne lede lithiumioner og være mekanisk stabil,« siger han.
Selvom forskerne er nået et væsentligt skridt videre, så tror Poul Norby ikke, at vi vil se kommercielle lithium-luft-batterier før om 10-15 år:
»På DTU kan vi også opnå meget høje værdier for energitætheden, men alle forskere rundt om i verden har store problemer med at opnå en høj effekttæthed og effektivitet. Udviklingen kan selvfølgelig lige pludselig gå hurtigt, men på den anden side kan det også være, at vi aldrig får løst problemerne,« siger han.
De japanske forskere har indtil videre vist, at deres batteri kan op- og aflades 100 gange, hvilket er en del under, hvad man forventer af et batteri til en elbil. Men med dobbelt så stor energitæthed vil det betyde, at elbiler, der i dag kun kan køre 160 km på en opladning, vil få dobbelt så lang rækkevidde.
Leave a Reply