Forskning och innovation går hand i hand när det kommer till att förbättra litiumjonbatterier, och en ny banbrytande upptäckte kan förändra hela branschen. En forskargrupp vid Argonne National Laboratory, del av den amerikanska energimyndigheten, har gjort ytterligare framsteg i utvecklingen av effektiva och hållbara batterier för elbilar.

Fokus på NMC-katoder

Den aktuella metoden fokuserar på katoden av NMC-batterier, som står för nickel, mangan och kobolt. Intressant nog, en högre koncentration av nickel i dessa batterier direkt relaterar till en ökad energitäthet, något som är avgörande för elbilar som söker att maximera räckvidden.

Historik och betydelse

Forskningen går tillbaka till 2012, när Argonne-forskare först introducerade en NMC-katod som har en gradvis ökning av nickelinnehållet mot partikelns kärna. För att syntetisera ett robust batteri var det kritiskt att minska de oönskade reaktionerna mellan elektrolyten och partikelytan, som ofta leder till nedbrytning av batteriets prestanda över tid.

Patenterad design och innovation

Den patenterade designen från Argonne tillåter nu en effektiv iontransport, och forskarna har tagit ett steg längre med deras senaste utveckling. Den nya partikeldesignen innehåller en strukturell variation där partiklarna blir mer ordnade när de närmar sig kärnan. Denna innovation motverkar sprickor i partiklarna, även när batteriet körs på högre spänning, och minimerar i sin tur de oönskade reaktionerna med elektrolyten.

Testresultat och förbättringar

Testresultat från den nya designen visar på en anmärkningsvärd motståndskraft mot degradering; efter 500 cykler av laddning och urladdning förlorade systemet endast 2 procent av sin ursprungliga energilagringskapacitet. Jämfört med den ursprungliga designen kan detta ses som en stor förbättring.

Minskad användning av kobolt

En annan fördel med den nya metoden är möjligheten att minska användningen av kobolt, som i dagsläget är en stor fråga inom batteritillverkning på grund av de etiska komplikationerna kring dess brytning, särskilt i Kongo-Kinshasa. Medan den ursprungliga designen hade en koboltkoncentration på 10-20 procent i partikelkärnan, har den nu sänkts till 2 procent, med sikte på endast 1 procent i framtiden.

Framtiden för elbilsbatterier

Forskaren Rachid Amine beskriver detta som en betydande genombrott som innebär en helhetsförbättring av batteriteknologin. ”Vi närmar oss en ny era av elbilbatterier som är mer effektiva, miljövänliga och hållbara än någonsin tidigare”, säger han entusiastiskt.

Konsekvenser och framtida möjligheter

Denna upptäckte kan inte bara minska kostnaderna för batteritillverkning utan också drastiskt öka prestandan för elbilar i framtiden. Håll utkik för fler spännande nyheter om batteriteknologi som förändrar vår värld!