Forskare har löst gåtan till varför batterier åldras. Nu hoppas de att biltillverkare ska kunna utnyttja upptäckten.
– Nu när vi förstår vad som gör att batterier försämras kan vi informera batteritillverkare om vad som behöver förbättras i deras design, säger professor Michael Toney.
Att batterier tappar sin kapacitet med tiden har vi länge vetat om. Men exakt vad som orsakar denna försämring har länge varit helt okänt och svårförklarat för de flesta forskare och batteriexperter. Nu har dock ett internationellt forskarlag från University of Colorado Boulder lyckats hitta lösningen på gåtan.
I forskarnas studie, som även delats av Stanford University, avslöjar forskarna hur de lyckades hitta svaret på varför litiumjonbatterier tappar kapacitet. Tidigare trodde forskarna att nedbrytningen orsakades främst av litiumjoners rörelse, men det skulle visa sig att det var ett helt annat ämne som var den riktiga boven i dramat.
När forskarna från CBU undersökte litiumjonbatteriet närmare upptäckte de att vätemolekyler från batteriets elektrolyt tog platser på katoden som litiumjoner normalt sett ska ta. Detta gör att litiumjonerna har färre platser att binda sig till katoden, vilket försvagar den elektriska strömmen och minskar batteriets kapacitet.
– Vi upptäckte att ju mer litium du drar ut ur katoden under laddning, desto fler väteatomer ackumuleras på ytan, säger Gang Wan, som är studiens författare vid University of Colorado Boulders hemsida.
Det visade sig sedan att denna process inducerar självurladdning och orsakar en mekanisk stress som kan leda till sprickor i katoden, vilket påskyndar nedbrytningen. Forskarna lyckades alltså äntligen hitta svaret på varför batterier försämras över tid.
– Alla konsumenter vill ha bilar med stor räckvidd. Vissa av dessa lågkobalthaltiga batterier kan potentiellt ge en högre räckvidd, men vi måste också se till att de inte går sönder på kort tid, säger professor Michael Toney.
Nu hoppas forskarna från CBU att deras upptäckter ska leda till att batteritillverkare tänker på tre saker framöver som ska göra att batterierna håller längre. Det första är att de måste tillverka en ny typ av beläggning på sina batteriers katod som blockerar vätemolekyler. De hoppas även att framtida elektrolyter ska ha speciella molekylära strukturer som inte ska innehålla instabila vätekällor. Dessutom ser de tydligt att litiumjonbatterier inte bör laddas fullt, eftersom den höga spänningen pressar batteriet för mycket.
LÄS MER:
William Karlsson är examinerad journalist och har bland annat arbetat på Sveriges Radio och Sörmlands Nyheter.
