100 års levetid ved 25 grader
Etter å ha viet arbeidslivet sitt til oppladbare litium-ion-batterier har den 65 år gamle Jeff Dahn og forskergruppen presentert sine siste funn i det fagfellevurderte elektrokjemiske tidsskriftet, JES.
Her beskriver de hvordan et modifisert nikkelbatteri oppnår høyere energitetthet – og dermed høyere yteevne – enn litium-jern-fosfat-batterier (LFP) som for øvrig, på grunn av lavere pris og lang levetid, har fått innpass flere steder i for eksempel bilindustrien.
Forskerne har byttet ut et batteri som har flere silisiumkrystaller i katoden, med et litium-nikkel-mangan-kobolt-oksid-batteri (NMC) som har én enkelt grafittkrystall. Hensikten er å unngå oksidering og dermed tidlig batteridød.
Batteriet har blitt prøvd ut hver dag i fire og et halvt år ved ulike elektriske spenninger og ved temperaturer opp mot sytti grader. Så har resultatene blitt sammenlignet med målinger på blant annet LFP-batterier.
Ifølge forskerne er konklusjonen klar:
NMC-batteriet kan i tillegg til høyere energitetthet også prestere optimalt ved en spenning på bare 3,8 volt, mens det er vanlig å bruke 4,2 volt eller mer. Den lavere spenningen minsker faren for oksidering, og dermed oppnås en teoretisk levetid på hundre år hvis batteritemperaturen holdes på 25 grader.
Ulempen ved løsningen er prisen, som fortsatt er høyere enn ved produksjon av mer konvensjonelle batterier.
Kan brukes hjemme
Så selv om resultatene er lovende, vil ikke hundreårsbatteriet ligge under juletrærne i år.
Og tross et tett partnerskap med Tesla er det fortsatt utfordringer med å få overført batteriets superkrefter slik at en elbil kan kjøre uendelig langt.
Tidligere samme år viste forskergruppen for øvrig at batteriet teoretisk sett har kapasitet til å drive en elbil 6,4 millioner kilometer før det taper seg.
Det svarer til en kjøretur 160 ganger rundt jorden ved ekvator, med 12 000 oppladninger på veien.
Et vanlig batteri mister vanligvis futten etter 800 oppladninger og om lag 300 000 kilometer.
Batteriforskerne har imidlertid flere ganger slått fast at det seiglivede batteriet i nær framtid kan brukes til mye mer enn elbiler. For eksempel kan en husstand bruke batterienergi på dagtid, når strømmen er dyr, og så kan NMC-batteriet lades opp med rimelig strøm om natten.
Med en femdobling av batteriproduksjonen fra 2020 til 2030 og en rivende utvikling av solceller og andre miljøvennlige strømkilder forventes det at vi i løpet av det neste tiåret har effektiv og billig energilagring til husholdningene.
