TEKNIK

Gåtan om elbilarnas drömbatteri – solid state – kan vara löst

Forskare har löst en viktig del av gåtan om varför solid state-batterier kortsluter. Det kan föra elbilarnas nästa stora batterisprång närmare verkligheten.

solid state
Peter Engels RymingText avPeter Engels Ryming

Ännu ett litet steg har tagits på vägen mot solid state-batterier. Nu har forskare nämligen kommit fram till varför tekniken fortfarande går sönder inifrån. En av orsakerna är ett problem som låter nästan absurt: Mjukt litium kan förstöra hård keramik.

Under laddning kan mikroskopiska litiumstrukturer, så kallade dendriter, bildas som växer in i den fasta elektrolyten. När de bryter igenom materialet kan batteriet kortslutas inifrån.

Den stora frågan har varit hur en mjuk metall överhuvudtaget kan spränga ett betydligt hårdare keramiskt material. Forskare från Max Planck Institute for Sustainable Materials menar nu att de har hittat svaret.

Artikeln fortsätter efter annonsen

“Även om elektroderna och de dendriter som bildas består av litiummetall, som är mjuk som vingummi, kan dendriterna tränga in i den keramiska elektrolyten och leda till kortslutning,” säger Dr. Yuwei Zhang, förstaförfattare till studien.

Mjukt litium blir till en vattenstråle

Forskarna har undersökt batterimaterialen under vakuum och vid extrem kyla under minus 150 grader för att undvika påverkan från syre, vatten och till och med mikroskopens elektronstrålar. Slutsatsen är att dendriterna inte i första hand uppstår genom elektronläckage i materialets korngränser, som en annan teori annars har pekat på.

Istället handlar det om mekaniskt tryck. Litium pressas in i mikroskopiska sprickor och bygger upp spänningar tills den fasta elektrolyten spricker. Zhang jämför det med en konstant vattenstråle som till slut kan skära sig genom sten.

Fortfarande långt från serieproduktion

Upptäckten kan vara ett viktigt steg mot att göra solid state-batterier till något annat än en evig laboratoriedröm. Den ger nämligen ingenjörerna en mer precis fiende att bekämpa. Möjliga lösningar kan vara starkare elektrolyter, små kontrollerade hålrum som leder sprickor bort från de kritiska områdena, eller skyddande skikt runt litiumelektroderna, så att dendriterna inte alls får samma möjlighet att växa.

Artikeln fortsätter efter annonsen

Tack för att du läser. Tyckte du att artikeln var värd att läsa? Ge den en gilla-markering så hjälper du andra läsare att hitta den. Levde den inte upp till dina förväntningar kan du också ge den en ogilla-markering. Tack för din bedömning.

LÄS OCKSÅ

Denna webbplats använder cookies. Genom att fortsätta använda webbplatsen godkänner du vår användning av cookies.  Lär dig mer