Et nyt, banebrydende batteriprojekt fra Norge kan være med til at mindske nedbrydningen af elbilbatterier. Forskere fra det norske forskningsinstitut SINTEF arbejder nemlig på et selvhelende batteri, der ikke bare lover længere levetid og bedre rækkevidde, men også mindre miljøbelastning.
Batteriet, som SINTEF kalder en slags „sandwich‟, er opbygget med katoden øverst, anoden nederst og en række avancerede materialer imellem – heriblandt en slags „superlim‟, der kan reparere små skader i batteriets struktur under brug. Lidt som et bildæk, der lapper sig selv.
– Vi har udviklet et batteri, der både er mere stabilt end traditionelle lithium-ion-batterier og kan levere mere energi på mindre plads. Samtidig holder det længere, hvilket i sidste ende vil betyde færre batteriskift og dermed en lavere miljøpåvirkning, siger Nils Peter Wagner, forsker hos SINTEF, til det britiske medie Tech Xplore.
Kemi uden kobolt
Et af de centrale greb i den nye teknologi er brugen af lithium-nikkel-mangan-oxid i katoden. Denne kemiske sammensætning er fri for kobolt – et omdiskuteret og dyrt råmateriale, der ofte forbindes med uetiske udvindingsmetoder. Desuden bruger batteriet mindre nikkel og lithium end traditionelle elbilbatterier. Resultatet er en højere gennemsnitlig spænding, hvilket betyder hurtigere opladning og bedre ydelse.
På anodesiden har SINTEF valgt en hybrid mellem silicium og grafit. Silicon-anoder er et varmt emne i batteriverdenen, fordi de potentielt kan lagre mere energi end de nuværende grafit-baserede løsninger. Udfordringen er dog, at silicium udvider sig under opladning og afladning, hvilket kan skade batteriets indre struktur. Ved at blande silicium med grafit opnår SINTEF en løsning, hvor anoden bevarer sin stabilitet og robusthed.
Selvhelende lag
Den virkelige joker i SINTEFs batteri er dog de selvhelende materialer mellem katode og anode. Her har forskerne udviklet særlige bindere og separatorer, der ikke blot holder batteriets aktive dele på plads, men også kan reparere mikroskopiske skader, som ellers ville svække batteriets ydeevne over tid. Tænk på det som en slags indbygget „superlim‟, der hele tiden arbejder i baggrunden for at holde batteriet intakt.
SINTEF har allerede udviklet den første generation af elektrolytten med de nye materialer og arbejder nu på at forfine og teste næste generation af celler.
Fra laboratorie til virkelighed
Spørgsmålet er nu, hvordan teknologien kan skaleres op til industriel produktion – en hurdle, der har fældet mange lovende batteriprojekter før. Det er én ting at opfinde en banebrydende batterikemi i laboratoriet, men noget helt andet at producere den stabilt og i stor skala.
Alligevel er ambitionerne hos SINTEF store. Planerne om at opskalere teknologien er i gang, og hvis alt går efter planen, kan vi i fremtiden se elbiler med batterier, der holder længere, lader hurtigere og reparerer sig selv – alt imens de er mere skånsomme for både pengepung og planet.
Vi har tidligere skrevet om, at metal under visse betingelser har selvhelende egenskaber.