I denne laben lager forskerne selvreparerende og miljøvennlige elbilbatterier
I denne laben lager forskerne selvreparerende og miljøvennlige elbilbatterier
Forskere har lykkes med å lage en «oppskrift» for hvordan vi skal slippe ladeangst og miljøbekymringer. Ladingen vil dessuten ta mye kortere tid.
EU satser stort på produksjon av nye elbilbatterier, som møter den fremtidige elbilbrukerens behov. Seniorforsker Nils Peter Wagner i SINTEF koordinerer arbeidet som skjer i EU-prosjektet IntelLiGent. Arbeidet i IntelLiGent skjer i samarbeid med viktige aktører i hele verdikjeden, fra produsenter til leverandører og sluttbrukere. Målet er å komme frem til best mulig «batterioppskrift», hvor de har valgt noen av de beste, rimeligste og minst mulig miljøskadelige råvarer.
Superkrefter og hemmelige ingredienser
Tenk på batteriet som en sandwich: På toppen finner vi en katode. I katoden brukes materialet IntelLiGent LNMO, som står for litium-nikkel-manganoksid. Materialet er koboltfritt og inneholder mindre litium og nikkel enn materialer som brukes i dagens batterier.
– LNMO-materialet gir høy gjennomsnittlig spenning, uten å svikte. I tillegg har det høy energitetthet, noe som vil si at det kan lage mer energi på et mindre volum.
Dette er alle materialer som er definert som kritiske råmaterialer. Med forskernes alternativ får batteriene dermed et lavere miljøavtrykk.
-LNMO katodematerialet gir høy gjennomsnittlig spenning, uten å svikte. I tillegg har det høy energitetthet, noe som vil si at det kan lagre mer energi på et mindre volum, slik at batteriet får lengre rekkevidde, forklarer Wagner.
En utfordring har imidlertid vært at materialet har hatt noen «barnesykdommer» som har gitt kortere levetid. Det har forskerne forbedret ved å utvikle en ny generasjon LNMO-katoder, som gir bedre ytelse og kapasitet til batteriene.
På den ene siden av batteriet finner vi anoden. I forskernes nye batterier er denne laget av en kompositt, som består av silisium og grafitt. Silisium tar opp mange flere litium-ioner som gir høyere energi, mens grafitt gir styrke og stabilitet, slik at batteriet varer lengre.
“På mange måter kan du si vi har laget en «oppskrift» for fremtidens batteriteknologi, hvor vi har valgt noen av de beste, rimeligste og minst mulig miljøskadelige råvarene”.
Både silisium og grafitt er kritiske råmaterialer, men i IntelLiGents batterierer silisium-grafitt-kompositten produsert av Vianode i Norge, som kan produsere materialer med både lavere utslipp og ressursforbruk.
Løste følge-problem
–Disse energieffektive, høy-kapasitets anodene spiller en avgjørende rolle i å forbedre batteriytelsen. Silisium anoder utvider seg imidlertid betydelig under lading og utlading. Det kan føre til at materialet faller fra hverandre. Det problemet har vi løst ved å utnytte stabiliteten til grafitt, slik at batteriene får best mulig holdbarhet og levetid, sier Wagner.
Forskerteamet utvikler også en «hemmelig saus»: En spesiell elektrolytt som beskytter anoden og katoden i batteriene. Dette gjør at de blir mer stabile og varer lengre.
Superlim reparerer småskader underveis
Prosjektet har også jobbet med selve strukturen i batteriet: Hvordan elektrodene er konstruert og hvordan batteriet er satt sammen. Dette vil øke både energitettheten og ladeevnen.
–En effekt av høyere energitetthet er også at batteriet kan bli for varmt, og det er viktig at strukturen legger til rette for at varmen ikke bygger seg opp inne i batteriet, forklarer SINTEF-forskeren.
“Bindemidlene og separatorene gjør at batteriene kan beskytte og reparere seg selv, som igjen bidrar til å forlenge levetiden”.
For at «sandwichen» skal holdes sammen, bruker forskerne dessuten spesielle bindemidler og separatorer. Disse delene er aktive komponenter som kan reparere småskader underveis. Mens bindemidlene bidrar til at elektrode-strukturen opprettholdes, sørger separatorene for at elektrodene holdes fysisk adskilt og forhindrer dermed kortslutning. Bindemidlene og separatorene gjør at batteriene kan beskytte og reparere seg selv, som igjen bidrar til å forlenge levetiden.
Fra lab til marked
Teamet i prosjektet har en detaljert plan for hvordan teknologien kan tas ut i markedet. Nå arbeider de med å få opp produksjon av elektroder i stor skala, optimalisere produksjon og testprotokoller. De skal også produsere en demonstrator for å sjekke at batteriene yter, er sikre og holdbare.
Mot en grønnere fremtid på veien
Ifølge forskerne baner dette EU-prosjektet vei for en grønnere bilfremtid, med batterier som er sterkere, mer effektive og mindre skadelige for planeten.
–Med disse batteriene kan du kjøre elbilen din lengre uten å lade og du kan lade raskere. På samme tid bidrar du som enkeltperson med et mindre karbonfotavtrykk, sier SINTEF-forskeren.
(Kilde: SINTEF)
%20kopi.jpg)
.jpg)
.webp)
.webp)
.webp)
.webp)
