About / Advertise
Ett radikalt nytt sätt att designa litiumjonbatterier, där katoder och anoder utgörs av partiklar i en trögflytande suspension, har föreslagits av forskare vid Massachusetts Institutet of Technology.
Forskarna kallar sin arkitektur för "semisolid flödescell", och grundtanken är att pumpa två suspensioner – kvicksandsliknande vätskor med fasta partiklar – genom batterisystemet. Den ena suspensionen innehåller katodpartiklar och den andra anodpartiklar. De båda elektroderna interagerar genom ett poröst membran. Tekniken beskrivs i en artikel i majnumret av Advanced Energy Materials (länk). Med tekniken särskiljs batteriets två huvuduppgifter - att lagra energi och att vid behov ge ifrån sig denna energi. Just separationen gör det möjligt att öka batteriernas effektivitet, skriver MIT i en pressrelease.
Målet är att ta fram batterisystem för elbilar som är hälften så stora och hälften så dyra som idag. Tekniken ger också möjligheten att "snabbladda" batterierna genom att helt enkelt byta uttjänta vätskor mot nya. En annan fördel är att systemet ska gå att skala upp för att möjliggöra energilagring från oregelbundna källor som vind- och solkraft.
En nackdel är dock att batterierna har svårare än vanliga litium-jonceller att snabbt ge ifrån sig hög effekt. Det begränsar användbarheten, så forskarna tror inte att tekniken passar för exempelvis batteridrivna handverktyg.
Idén med flödesbatterier är inte ny, men har hittills lidit av låg energitäthet. Lösningen, enligt MIT-forskarna, ligger i kompositionen av suspensionerna. De är trögflytande och mycket energitäta, vilket gör att de inte behöver pumpas så fort. Energitätheten anges till 20 Wh/l eller 50 Wh/kg. Katoden i ett av de bäst fungerande försöken bestod av 20 volymprocent LiCoO2 och 1,5 procent av ett metanhaltigt halvledande kolnanomaterial kallat Ketjen Black. Anoden bestod av 10 volymprocent Li4Ti5O12 och 2 procent Ketjen Black. Vätskorna har till och med fått ett smeknamn, "Cambridgeolja" (Cambridge Crude), efter Bostonförorten där MIT är beläget.
Forskarna har visat att tekniken fungerar, men är än så länge långt ifrån färdiga med optimeringen av suspensionerna och membranen. Projektet har finansierats med 16 miljoner dollar från riskkapitalbolag och det amerikanska försvaret. De pengarna ska räcka till sommaren 2013 då målet är att ha en fullt fungerande prototyp framme, som då ska kunna produktionsanpassas för användning i elbilar.
