Stort gennembrud i udviklingen af ​​energilagring

Forskere ved SLAC og Stanford University har sat verdensrekord for energilagring. Det innovative design lagrer fem gange mere energi end standard batterilagringsteknologi. Yderligere test viser, at systemet opretholder et højt ydelsesniveau selv efter 1.000 opladnings-/afladningscyklusser. Dette er en spændende udvikling, da det baner vejen for længerevarende, lettere batterier til bærbare enheder og elektriske køretøjer.

Kommercielle energilagringsløsninger i dag

I dag er batterier lavet af lithium-ion. De virker ved at flytte lithium-ionerne mellem to elektroder (katode og anode). Når batteriet er opladet, skubbes alle ioner og elektroner til anoden; når batteriet bruges, flyttes ionerne og elektroderne tilbage til katoden. Den langsigtede ydeevne af nutidens batterier falder typisk til omkring 80 procent efter 500 opladnings-/afladningscyklusser.

Forskere har længe vidst, at svovl potentielt kunne muliggøre lagring af flere lithiumioner og derfor mere energi end nuværende kemiske sammensætninger. Men på grund af den kemiske reaktion mellem lithium-ionerne og svovlkatoden måtte forskerne løse flere problemer.

Nye udviklinger

Forskernes gennembrud var udviklingen af ​​en katode lavet af nanopartikler. Disse består af en “blomme” lavet af svovl, som er omgivet af en porøs “skal” lavet af titaniumoxid. Tilsætningen af ​​titaniumoxid beskytter svovlen mod opløsning, mens mellemrummet mellem “blommen” og “skallen” tillader svovlkatoden at udvide sig og trække sig sammen uden at forårsage skade. Det, der gør denne proces endnu mere imponerende, er den skala, hvormed den blev udviklet: hver katodepartikel er 800 nanometer i diameter, hvilket er en hundrededel af diameteren af ​​et menneskehår.

Historien om udviklingen af ​​svovlkatoder

Projektets ledende forsker Yi Cui, en lektor i materialevidenskab ved Stanford, sagde om gennembruddet:

“Dette er den mest kraftfulde svovlkatode i verden. Så vidt vi ved, selv uden at optimere designet, er katodens levetid allerede på linje med kommerciel ydeevne. Dette er en meget vigtig bedrift for fremtiden for genopladelige batterier.”

Siden 2005 har Cuis forskergruppe udviklet en række stadig mere effektive anoder, der bruger silicium, fordi det kan lagre op til ti gange mere ladning pr. vægt end en kulstofækvivalent. Gruppens fremtidige forskningsmål er at kombinere svovlkatoden med en siliciumanode (begge i et blommeskaldesign) for at undersøge, om dette skaber et højenergi-, langtidsholdbart batteri.

Fordi teknologien stadig er i forskningsfasen, er der ingen forventet tidsramme for kommerciel tilgængelighed, men denne udvikling er et vigtigt skridt til at besvare nogle af kritikken af ​​nutidens elektriske køretøjer.