Forskere ved Fraunhofer IWS tror at Litium-ion-batterier på sikt vil kunne erstattes av Litium-svovel-batterier som kan lagre dobbelt så mye energi per kilogram.

Kan doble batterikapasiteten

Ny teknikk fjerner alvorlig svakhet ved kjent Li-ion-alternativ.

De oppladbare batteriene i dagens mobiltelefoner, nettbrett, bærbare pc-er og el-biler er nesten utelukkende av typen litium-ion. Men med et stadig økende behov for eller ønske om mer batterikapasitet, jobbes det intenst for å finne bedre batteriteknologier.

Tyske Fraunhofer IWS (Institut für Werkstoff- und Strahltechnik) i Dresden kunngjorde i forrige uke at instituttet har oppnådd et stort framskritt knyttet til en alternativ teknologi for oppladbare batterier, nemlig litium-svovel-batterier. Disse er billigere enn litium-ion-batterier og kan lagre minst dobbelt så mye energi per vektenhet. Men til nå har denne typen batterier vært uegnet til mange bruksområder fordi levetiden har vært begrenset til omtrent 200 oppladninger.

I kunngjoringen skriver Fraunhofer IWS at instituttets forskere nå har greid å øke antallet ladesykluser for litium-svovel-batterier til 1400. Dette er oppnådd ved hjelp av en spesiell kombinasjon av materialene brukt i batterienes anode og katode. I stedet for å bruke metallisk litium i anoden, er det tatt i bruk en silisium-karbon-sammensetning i stedet, som har vist seg å være langt mer stabil. Katoden er lagt av svovel. En fordel med dette, ifølge Fraunhofer IWS, er at svovel er langt billigere enn kobolt, som gjerne brukes i katoden til litium-ion-batterier.

IWS-ansatt i gang med roll-to-roll-coating av elektrodene til litium-svovel-batterier.
IWS-ansatt i gang med roll-to-roll-coating av elektrodene til litium-svovel-batterier. Bilde: Jürgen Jeibmann / Fraunhofer IWS Dresden

Ikke helt problemfritt

Fortsatt gjenstår det visse problemer med at svovelen i katoden og den flytende elektrolytten mellom katoden og anoden, påvirker hverandre. Dette påvirker ytelsen til batteriet og kan i verste fall føre til at batteriet taper hele kapasiteten. Men forskerne skal ha funnet en måte å bremse denne prosessen på, ved å plassere svovelen i katoden i porene til porøs karbon.

Forskerne mener at litium-svovel-batterier vil nå en energitetthet på opptil 600 Wh/kg på lang sikt, mens den maksimale energitettheten til dagens litium-ion-batterier er på 250 Wh/kg .

– På middels lang sikt er tall omkring 500 Wh/kg mer realistiske. Den praktiske betydningen er at du kan kjøre dobbel så langt med den samme batterivekten, sier Holger Althues, som leder Chemical Surface Technology-gruppen ved IWS. Det kan gjøre el-biler mer aktuelt for mange bilister.

Den økte energitettheten kan også føre til at mobiltelefoner og andre batteridrevne enheter kan brukes lenger mellom hver opplading. Eventuelt kan man beholde dagens batterikapasitet og redusere vekten betydelig.

– Litium-svovel-teknologi kan til og med gjøre elektrisk flyvning til realistisk mulighet, sier Althues, men innrømmer at dette fortsatt er noe som ligger langt fram i tid.

Forskerne ved Fraunhofer IWS jobber nå med å optimalisere materialene og å ta dem i bruk i større batterimodeller. De har også begynt rette oppmerksomheten sin mot å finne egnede produksjonsmetoder.

Også andre steder jobbes det med øke kapasiteten til oppladbare batterier. Ifølge Firdaposten mener Elkem at batterikapasiteten til Litium-ion-batterier kan dobles ved å erstatte karbonet i batteriene med silisiummaterialet Silgrain e-Si.

Kl. 14.45: Saken oppdatert med informasjon om Elkems batteriutvikling.

Til toppen