Räckviddslyftet – så räcker elbilarnas batterier längre

Energi är knäckfrågan både för klimatet och dagens kommunikationssamhälle. Här har batterierna en viktig roll – både i laptops, mobiler, elbilar och som lagringsbuffert vid elproduktion.

Idag dominerar litiumbatterierna marknaden. Men batterierna innehåller förutom litium också andra ämnen – både svårutvunna, dyra, giftiga och brandfarliga. De flesta av dem finns i den jonledande elektrolyten.

Men nu har forskare på Uppsala universitet syntetiserat fram och testat ett nytt material som kan ersätta dagens elektrolyter, och som dessutom kan kombineras med komponenter som skulle ge batteriet mycket högre kapacitet. Då kan det också bli mindre och lättare.

– Idag innehåller elektrolyterna brandfarliga vätskor och brännbara gaser som mycket väl kan läcka ut. Alla vill byta ut dem mot ett icke flytande material. Men det man tidigare undersökt, polyetylenoxid, har haft andra problem, som att elektrolyten måste hettas upp för att inte kristallisera och förlora ledningsförmåga, säger Jonas Mindemark, forskare vid Institutionen för kemi på Uppsala universitet.

– Nu har vi hittat ett material som kan användas i rumstemperatur, och som leder litiumjoner på ett mycket bättre och mer selektivt sätt än det fastfasmaterial som hittills testats.

”Kan höja batteriets kapacitet avsevärt”

Säkerhetsaspekten med det nya materialet är det som forskargruppen i Uppsala betonar mest – den nya elektrolyten skulle redan nu kunna ersätta dem som utgörs av flytande material – och därmed eliminera säkerhetsproblem som drabbat både elfordon och flygplan – Boeings Dreamlinerplan har till exempel blivit kvar på marken på grund av just problem med elektrolyterna.

Men också ur ett miljö- och hållbarhetsperspektiv har upptäckten betydelse. Materialet i Uppsalaforskarnas elektrolyt är mindre känsligt för något som kallas dendritbildning, och som kan leda till kortslutning i ett batteri. Det gör att ytterligare en komponent kan involveras: metalliskt litium, i en annan del av batteriet. På så vis kan det bli både mindre, lättare och enklare att anpassa till olika konstruktioner.

– Kan man använda metalliskt litium som anodmaterial kan man höja batteriets kapacitet med upp till 50 procent. Samtidigt blir det lättare och billigare att bygga batteriet, för man kan ta bort en massa komponenter, till exempel separatorn, som behövs idag för att hålla isär elektrodern, säger Jonas Mindemark.

– Ju billigare batterier och ju högre kapacitet, desto färre batterier behöver tillverkas och desto större genomslagskraft kan exempelvis elfordon få. Batteriet kan få längre räckvidd. Då undanröjs en del hinder för marknadspotentialen hos elfordon.

Varför har man inte använt det här tidigare?

– Det är ingen som har riktigt tittat på den här materialkategorin. Det är vi och ytterligare ett fåtal forskargrupper i världen. Det verkar också ha varit en brist på polymerkemister som kan syntetisera nya material.

Fortfarade ett tidigt stadium

Men än så länge får vi dras med våra vanliga batterier – det nya elektrolytmaterialet behöver testas och vidareutvecklas, och det kan ta lång tid innan någon tillverkare plockar upp tekniken. Men Jonas Mindemark tror ändå att den har potential.

– Ja. Men det krävs en hel del utveckling för att man ska kunna ta fram något som blir en kommersiell produkt. Vi är fortfarande i ett tidigt stadium i materialutvecklingen.