Forskare vid Stanford University har tagit fram ett första, högpresterande aluminiumjonbatteri som är snabbladdande, har längre livslängd och som är billigt. Forskarna säger att den nya tekniken erbjuder ett billigt och säkert alternativ till många kommersiella batterier som allmänt används i dag.

– Vi har utvecklat ett uppladdningsbart aluminiumbatteri som kan ersätta befintliga lagringsenheter, t.ex. alkaliska batterier, som är dåliga för miljön, och litium-jon-batterier, som ibland kan fatta eld, säger Hongjie Dai, professor i kemi vid Stanford i en artikel på Stanford University´s hemsida. Vårt nya batteri fattar inte eld, även om du borrar igenom det.

Aluminium har länge varit ett attraktivt material för batterier, främst på grund av dess låga kostnad, höga flamsäkerhet och lagringskapacitet. I årtionden har forskare försökt utan framgång att utveckla ett kommersiellt gångbart aluminiumjonbatteri. En viktig utmaning har varit att hitta material som kan producera tillräckligt med spänning efter upprepade cykler av laddning och urladdning.

Aluminiumbatterier har en anod av aluminium men det har varit svårt att hitta ett lämpligt material för katoden. Men forskarna upptäckte av misstag att en enkel lösning kan vara att använda grafit. I deras studie identifierade de några grafitmaterial som ger mycket bra prestanda. I sitt experimentella batteri placerades en aluminiumanod och en grafitkatod i en flytande jonisk elektrolyt innesluten i en flexibel, polymerbelagd påse.

Förutom säkerheten med att använda ett aluminiumbatterier är hållbarhet en annan viktig faktor. Aluminiumbatterier som utvecklats på andra laboratorier brukar ta slut efter bara 100 laddningscykler. Men Stanford-batteriet tål mer än 7500 cykler utan någon kapacitetförlust. I jämförelse klarar ett typiskt lithiumjonbatteri cirka 1000 cykler. "Det här var första gången ett ultrasnabbt aluminiumjon-batteri konstruerats med stabilitet över tusentals cykler", skriver forskarna i en rapport. Dessutom uppvisar batteriprototypen laddningstider på bara någon minut.

– Vårt batteri producerar ungefär hälften av spänningen hos ett typiskt litiumbatteri, säger Hongjie Dai. Men genom att förbättra katodmaterialet kan man så småningom öka spänningen och energitätheten. Annars har vårt batteri allt annat du skulle kunna drömma om att ett batteri ska ha: Billiga elektroder, god säkerhet, höghastighetsladdning, flexibilitet och lång livslängd Jag ser detta som ett nytt batteri i sin linda. Det är ganska spännande.

Dai och hans kollegor beskriver sitt nya aluminiumjonbatteri i artikeln "An ultrafast rechargeable aluminum-ion battery" som publicerats i tidskriften Nature den 6 april.

Filed under: Utländsk Teknik