Oppdagelsen kan akselerere innføringen av elektriske biler og solenergi, samt bidra til å lade smarttelefonen din i løpet av minutter
Tor 25 Juli 2018 18.00 norsk tid
Oppdagelsen av niob wolfram nitrogenoksider øker mulighetene for å utvikle en smart telefon batteri som kan lades helt opp i løpet av minutter.
Foto: Santi Palacios/AP
En nylig identifisert gruppen av materialer som kan hjelpe lade batteriene raskere, øke muligheten for smarttelefoner som lades fullt i løpet av minutter og akselererende adopsjon av store rene teknologier som elektriske biler og solenergi, sier forskere.
Hastigheten som et batteri kan lades opp avhenger dels på pris på som positivt ladede partikler, kalt litium-ioner, kan bevege seg mot et negativt ladet elektrode hvor de er lagret. En begrensende faktor i å gjøre “super” – batterier som lades raskt er den hastigheten som disse litium-ioner migrere, vanligvis gjennom keramiske materialer.
En mulig løsning er å gjøre alt mye mindre, ved å gjøre batterier med nanopartikler. Men nanopartikler er dyre og vanskelige å gjøre og så forskere har vært på leting etter alternative materialer for å omgå dette problemet.
Nå har forskere ved University of Cambridge har identifisert en gruppe av materialer som kalles niob wolfram oksider der litium-ionene kan bevege seg i utrolig høye priser, noe som betyr mye raskere å lade batteriene.
“Niob wolfram oksider er fundamentalt annerledes,” sa Kent Griffith, første forfatteren på studie publisert i tidsskriftet Nature. Først oppdaget i 1965, disse materialene har en stiv, åpne struktur og har større partikkelstørrelser enn mange andre materialer som vanligvis brukes i batterier.
For å måle bevegelse av litium-ioner gjennom disse uvanlige materialer, forskerne brukt en teknologi som ligner den som ble funnet i en MR-skanner. De fant at litium-ioner var i bevegelse gjennom sin test materialer hundrevis av ganger raskere enn de ville gjennom vanlige keramiske elektrode materialer.
En annen fordel med disse alternative materialer er at de er billige og enkle å lage. “Disse oksider er lett å lage og krever ikke ekstra kjemikalier eller løsemidler,” sa Griffith.
Elektriske biler og grid-skala lagring for solenergi er to miljøvennlig teknologi som kan bli revolusjonert av bedre batterier.
Clare Grå, professor i materialer kjemi ved Universitetet i Cambridge og senior forfatter på papiret, sa det neste trinn vil være å optimalisere bruken av dette materialet i et fullt batteri, som kan være syklet for tiden og lengden nødvendig for elektriske kjøretøy. “For eksempel, elektriske busser, der kan det hende du ønsker å lade buss svært rask på buss-stopp, sa hun.
“Oppdagelsen er veldig spennende i forhold til hva det gjør for batteriytelsen,” sa Dan Brett, professor i elektrokjemiske engineering ved University College London, som ikke var involvert i arbeidet. “De virkelig smarte ting om arbeidet er innsikt i mekanismen og muligheten til å måle hvor fort litium-ioner reise gjennom materialet.”
Han la til: “Denne teknikken vil også tillate disse materialer til å bli ytterligere optimalisert, slik at vi kan se frem til fremtidige forbedringer i [battery] strøm, energi og liv.”