About / Advertise
Ett batteri som teoretiskt är fem gånger så energitätt som dagens litumjonbatterier är vad Chalmersforskare har presenterat. En så kallad grafensvamp ligger bakom det betydligt högre energiinnehållet, liksom en förbättrad livslängd hos de annars så kortlivade litiumsvavelbatterierna.
Ett klassiskt batteri består av anod och katod med en elektrolyt emellan, oftast en vätska, som gör så att joner kan överföras. Till detta kommer en separator, som fungerar som en fysisk barriär.
Tidigare har Chalmersforskarna lyckats kombinera katoden och elektrolyten till en vätska, kallad katolyt. Resultatet är ett batteri som är lättare samtidigt som det får bättre energikapacitet och kortare laddningstid.
I ett nytt experiment har de integrerat en skiva av en ihoppressad grafensvamp – en porös och svampliknande aerogel som är baserad på grafen – i ett vanligt knappcellsbatteri. Därefter har en svavelrik lösning, katolyt, som sugs upp av den superporösa grafensvampen adderats.
– Det är den porösa strukturen i aerogelen som gör det möjligt. Den lyckas suga upp stora mängder vätska och gör därmed katolytmetoden användbar. Eftersom svavlet redan är upplöst i vätskan går inget förlorat i den processen. Svavlet kan färdas fritt fram och tillbaka och vi kan utnyttja det på ett mer effektivt sätt, säger Carmen Cavallo, forskare på Chalmers i ett pressmeddelande.
De bästa litiumjonbatterier som finns att köpa just nu ger ungefär 300 wattimmar per kilo, medan ett litiumsvavelbatteri teoretiskt kan ge 1000 – 1500 wattimmar per kilo.
– Svavel är dessutom billigt, lättillgängligt och mycket mer miljövänligt. I det koncept vi har tagit fram behövs inte heller något fluor i batteriet. Detta miljöskadliga ämne förekommer däremot i dagens litiumjonbatterier, säger Aleksandar Matic, gruppledare och professor, i pressmeddelandet.
Ytterligare en fördel med den grafenbaserade prototypen är att den efter 350 laddningar har kvar 85 procent av sin ursprungliga kapacitet. Vanligen är litiumsvavelbatterier instabila med kort livslängd.
Forskningen har publicerats i en artikel the Journal of Power Sources. Här kan du läsa artikeln (länk).
Bildtext: Så ser det chalmersdesignade litiumsvavelbatteriet ut. Den mycket porösa grafensvampen suger upp den svavelrika vätskan. (Yen Strandqvist/Chalmers).
