Upptäckten skulle kunna påskynda antagandet av elbilar och solenergi samt att de hjälper att ladda din smartphone i minuter
Ons 25 Jul 2018 18.00 BST
Upptäckten av volfram, niob kväveoxider ökar möjligheten att utveckla en smart telefon batteri som kan laddas helt på några minuter.
Foto: Santi Palacios/AP
En nyligen identifierad grupp av material som kan hjälpa till att ladda batterierna snabbare, öka möjligheten för smartphones att ladda fullt i minuter och påskynda antagandet av genomgripande ren teknik som elektriska bilar och solenergi, säger forskare.
Den hastighet vid vilken ett batteri kan laddas beror delvis på i vilken takt positivt laddade partiklar, så kallade litium-joner, kan gå mot en negativt laddad elektrod där de sedan lagras. En begränsande faktor i att göra “super” – batterier som laddas snabbt är den hastighet med vilken dessa litium-joner vandrar, vanligtvis genom keramiska material.
En möjlig lösning är att göra allt mycket mindre, genom att göra batterier med nanopartiklar. Men nanopartiklar är dyrt och svårt att göra och så har forskare letat efter alternativa material för att kringgå detta problem.
Nu har forskare vid University of Cambridge har identifierat en grupp av material som kallas niob volfram oxider genom vilket litium-joner kan röra på sig förvånansvärt höga priser, vilket innebär mycket snabbare laddning av batterier.
“Niob volfram oxider är fundamentalt olika,” sade Kent Griffith, första författare på studien som publiceras i tidskriften Nature. Först upptäcktes 1965, dessa material har en styv, öppen struktur och har större partikelstorlek än många andra material som vanligen används i batterier.
För att mäta rörelse av litium-joner genom dessa ovanliga material, forskarna använde sig av en teknik som liknar den som finns i en magnetröntgen. De fann att litium-joner rörde sig genom sina testa material hundratals gånger snabbare än de skulle genom typiska keramiska elektrod material.
En annan fördel med dessa alternativa material är att de är billiga och enkla att göra. “Dessa oxider är lätt att göra och kräver inte ytterligare kemikalier eller lösningsmedel,” sade Griffith.
Elbilar och grid-skala lagring för solenergi är två miljövänlig teknik som kan revolutioneras av bättre batterier.
Clare Grå, professor i materialkemi vid University of Cambridge och ledande författare på papper, sa att nästa steg kommer att vara att optimera användningen av detta material i ett fullt batteri, som kan vara cyklade för den tid och längd som behövs för elbilar. “Till exempel, elektriska bussar där kan du ladda buss mycket snabbt vid busshållplatsen,” tillade hon.
“Upptäckten är mycket spännande i termer av vad det gör för batteriets prestanda,” säger Dan marie-louise, professor i experimentell engineering vid University College London, som inte var involverade i arbetet. “Riktigt smart sak om arbetet är den inblick i den mekanism och möjligheten att mäta hur snabbt litium-joner resa genom materialet.”
Brett läggas till: “Denna teknik kommer också att möjliggöra för dessa material för att kunna optimeras ytterligare, så att vi kan se fram emot framtida förbättringar i [batteri] kraft, energi och liv.”