Nytt Uppsalamaterial med potential för framtidens elbilar

För storskalig elbilanvändning behöver dagens batterier ersättas med säkrare och billigare batterier. Uppsalaforskare har nu tagit fram ett nytt lovande elektrolytmaterial inom en klass av polymerer som inte provats tidigare. Studien publiceras i senaste numret av Journal of Power Sources.

Litiumbaserade batterier har högst energiinnehåll av alla återuppladdningsbara batterier, och är därför mycket lovande som energikälla för elektriska fordon. För storskalig användning av elfordon krävs dock billigare batterier, samt att man kommer till rätta med vissa av säkerhetsaspekterna hos litiumbatteriet. 

- Exempelvis kostade säkerhetsproblem med batterierna i Boeing-planet Dreamliner miljontals kronor dagligen för japanska flygbolag härom året, säger Daniel Brandell, en av forskarna bakom studien.

Den flytande elektrolyten är den batterikomponent som driver upp kostnaden. Den är också kemiskt instabil, och utgör därmed en säkerhetsrisk. Bättre och billigare vore att ersätta den med en elektrolyt i fast fas, men dessa har – hittills – endast varit funktionsdugliga vid högre temperaturer. Nu har emellertid forskare vid Uppsala universitet gjort ett genombrott och tagit fram ett nytt polymert elektrolytmaterial för litiumbatterier som visat sig funktionsdugligt även vid rumstemperatur.

- Genom att låta oss inspireras av polymerer bestående av nedbrytbara biomaterial har vi upptäckt hög ledningsförmåga hos helt andra polymermaterial än de som normalt används i fasta elektrolyter, säger Daniel Brandell.

- De här materialen är dessutom mycket lättare att arbeta med rent kemiskt och kan därför öppna upp ett helt nytt fält av materialutveckling för bättre, mer hållbara och säkrare batterier. Våra prototypbatterier kan laddas upp och ned stabilt under lång tid vid rumstemperatur, vilket är unikt för de här fasta elektrolyterna.

Innan forskningsresultaten kan implementeras i kommersiella batterier återstår dock en del utvecklingsarbete. Bland annat behöver forskarna säkerställa att materialen är mekaniskt stabila över längre tid. Eventuellt kan de behöva förstärkas genom kemiska modifikationer.

- Vi skulle också gärna se lite högre jonledningsförmåga för att kunna nå ett större segment av marknaden för litiumbatterier. Vi vet redan att våra elektrolyter inte är lättantändliga och därför mer säkra än de alternativ som används idag, men även mer rigorösa säkerhetstest måste göras. Det avgörande är dock att den här klassen av polymerer – polyestrar och polykarbonater – kommit på tapeten för batterielektrolyter, säger Daniel Brandell.

Den tryckta publikationen ges ut i december 2015.

Ref: Jonas Mindemark, Bing Sun, Erik Törmä, Daniel Brandell, “High-performance solid polymer electrolytes for lithium batteries operational at ambient temperature”, Journal of Power Sources, 2015.

För mer information, kontakta Daniel Brandell, tel: 073-943 59 32, daniel.brandell@kemi.uu.se eller Jonas Mindemark, tel: 073-685 74 39, jonas.mindemark@kemi.uu.se