100 års livslängd vid 25 grader
Efter att ha vigt sitt yrkesliv åt laddningsbara litiumjonbatterier, har den 65-årige Jeff Dahn och hans forskargrupp presenterat sitt senaste fynd i den fackgranskade elektrokemiska tidskriften JES.
Där beskriver de hur deras modifierade nickelbatteri uppnår större energitäthet – och därmed högre prestanda – än litiumjärnfosfatbatterier (LFP), som tack vare ett lägre pris och lång livslängd har vunnit terräng inom exempelvis bilindustrin.
Forskarna har bytt ut en design med flera kiselkristaller i katoden till strömutgången med en enda grafitkristall i sitt litiumnickelmangankoboltoxid-batteri (NMC), för att undvika oxidering och därmed tidig batteridöd.
Batteriet har därefter testats dagligen i 4,5 år vid olika elektriska spänningar och temperaturen på upp emot 70 grader. Sedan har resultaten jämförts med samma mätningar på bland annat LFP-batterier.
Slutsatsen är enligt forskarna enkel:
NMC-batteriet kan förutom högre energitäthet även prestera optimalt vid en spänning på 3,8 volt i stället för 4,2 volt eller mer. Den lägre spänningen minskar risken för oxidering, vilket innebär en teoretisk livslängd på 100 år om batteritemperaturen ligger på 25 grader.
En nackdel med det långlivade batteriet är dock dess ekonomiska omkostnader, som fortfarande är högre än tillverkningen av mer konventionella batterier.
Kan användas i hemmet
Så även om resultaten ser lovande ut, kommer 100-årsbatteriet knappast ut på marknaden i år.
Och trots ett nära samarbete i utvecklingen med Tesla finns det fortfarande utmaningar med att överföra batteriets superkrafter till motorrummet, så att en elbil kan köra oändligt långt.
Tidigare i år kunde forskargruppen ändå påvisa att deras batteri teoretiskt har kapacitet att driva en elbil 6,4 miljoner kilometer framåt utan att tappa fart.
Det motsvarar en biltur 160 gånger runt ekvatorn med 12 000 uppladdningar av batteriet.
Ett vanligt elbilsbatteri förlorar normalt prestanda efter 800 uppladdningar och drygt 300 000 kilometer.
Batteriforskarna har dock flera gånger slagit fast att deras seglivade batteri inom kort kan användas till mer än elbilar. Ett hushåll kan exempelvis använda batterienergi under de dyra energikrävande perioderna mitt på dagen, varpå NMC-batteriet kan laddas upp billigt otaliga gånger under natten.
Med en femdubblad batteriproduktion från 2020 till 2030 och en accelererande utveckling av solceller och annan miljöriktiga energilagring väntas vi inom ett årtionde ha effektiv och billig energilagring till husbehov.
