Nanopartikler for raskere lading

Forskere ved Vanderbilt-universitetet i Nashville i USA har oppnådd ny innsikt i hvordan litium-ion-batterier fungerer på nano-nivå. Denne oppdagelsen kan medføre raskere utvikling av batterier som kan lades på noen sekunder.

Forskerne har brukt de siste syv månedene på undersøke batterier som inneholder kvantepunkter, også kalt nanokrystaller, som består av svovelkis. Kvantepunkter er på størrelse med noen titalls atomer, og forskere vet at hvordan de brukes i batterier for svært rask lading. Men de kan også bidra til å ødelegge batteriet.

– Når partiklene blir veldig små begynner de å reagere kjemisk med elektrolyttene. Det betyr at batteriet bare kan lades og utlades noen få ganger, sier Cary Pint, assisterende professor i maskiningeniørfag ved Vanderbilt.

Forskerteamet oppdaget at ved å bruke kvantepunkter av svovelkis, lagrer batteriet energi på en fundamental annerledes måte. Det medfører at den kjemiske reaksjonen som ødelegger batteriet ikke finner sted.

I et konvensjonelt litium-ion-batteri går litiumionene inn i et lagringsmateriale under lading, og ut av det under utlading. Når det samme skjer i prototype-batteriet reagerer de med svovelkis-molekylene, som består av ett jernatom og to svovelatomer, og danner litium-svovel, og jernatomene "flytter ut". Under utlading skjer det motsatte, og svovelkis blir dannet igjen.

Dette betyr ikke at du kan kjøpe nye batterier basert på denne teknologien i morgen.

– Dette gir oss en del design-regler for en familie materialer som gjennomgår disse endringene. Vi kan benytte disse reglene på en hel klasse materialer og designe nanostruktursystemer som bygger på disse. Frem til nå har vi ikke en gang forstått selv de enkleste reglene for dett, sier Pint.