Forskere fra University of Texas i Dallas har gjort en banebrydende opdagelse, der kan forlænge levetiden for lithium-ion-batterier og potentielt revolutionere industrier som elbiler og energilagring.
Studiet, der er offentliggjort i tidsskriftet Advanced Energy Materials, identificerer hovedårsagen til forringelsen af lithium-nikkeloxid-batterier (LiNiO₂) og foreslår en løsning for at forbedre deres stabilitet.
LiNiO₂ har været anerkendt som et lovende katodemateriale siden 1950'erne, men har haft udfordringer med kommercialisering på grund af strukturel ustabilitet og hurtig kapacitetstab ved gentagne opladningscyklusser.
Disse problemer - forårsaget af irreversible faseovergange, kationblanding og tab af oxygen - har begrænset materialets anvendelighed til energikrævende formål såsom elbiler, bærbar elektronik og store energilagringssystemer, forklarer Interesting Engineering.
Ved hjælp af avancerede computermodeller analyserede forskerholdet fra UT Dallas de atomare processer i den sidste fase af LiNiO₂-batteriernes opladning. De opdagede, at en kemisk reaktion med oxygenatomer fører til materialets ustabilitet og skaber revner, der forringer ydeevnen.
For at løse dette problem foreslår de at forstærke katoden med positivt ladede ioner, eller kationer, der fungerer som 'søjler' for at forhindre nedbrydning og forbedre holdbarheden.
"Nu hvor vi har en klar forståelse af, hvorfor dette sker, arbejder vi på en løsning, så teknologien kan bruges til at forlænge batterilevetiden i en række produkter, herunder telefoner og elbiler," lyder det fra forskerne.
Denne forskning er en del af BEACONS-initiativet, som blev lanceret i 2023 og har fokus på at udvikle batteriteknologi. Som en del af initiativet opretter forskeren Matthew Bergschneider et robotstyret laboratorium til at udvikle og teste prototyper af batterierne.
I første omgang vil produktionen i lille skala blive brugt til at forfine synteseprocessen, før der skaleres op til masseproduktion med hundreder af batterier om ugen. Det er dog svært at sige, hvornår denne type batterier potentielt kan komme til gavn for de mange ejere og brugere af elbiler verden over.
