Förhoppningarna på de så kallade solid state-batterierna är stora. De innehåller ingen vätska som kan läcka eller börja brinna, vilket förutom att de inte behöver kylas betyder att de är säkrare, mer pålitliga och har längre livslängd än traditionella litiumjonbatterier. Nu introduceras ett nytt koncept som tillåter en upp till tio gånger större ström vid laddning och urladdning än tidigare.
Den låga strömmen anses vara ett av de största hindren i utvecklingen av solid state-batterier. Den innebär bland annat att batterierna är förhållandevis långsamma att ladda och det tar vanligtvis mellan tio och tolv timmar att ladda ett solid state-batteri helt. Forskare vid tyska Forschungszentrum Jülich har emellertid tagit fram en ny typ av battericell som laddas på mindre än en timme.
- Med de koncept som beskrivits hittills har endast mycket små laddnings- och urladdningsströmmar varit möjliga på grund av problem vid de interna solid state-gränssnitten. Det är här vårt koncept baserat på en fördelaktig kombination av material kommer in och vi har redan patenterat den, säger Hermann Tempel från Forschungszentrum Jülich.
I vanliga litiumjonbatterier suger elektroderna upp den flytande elektrolyten som en svamp, vilket skapar en stor kontaktyta. Eftersom två fasta ämnen inte kan fogas samman sömlöst är kontaktresistansen mellan elektroderna och elektrolyten i solid state-batterier däremot hög.
- För att tillåta så stort strömflöde som möjligt över skiktgränserna använde vi väldigt liknande material för att tillverka alla komponenter. Både anoden, katoden och elektrolyten gjordes av olika fosfatföreningar, förklarar Hermann Tempel, som tillägger att detta möjliggjorde en tio gånger snabbare laddningshastighet än vad som noterats tidigare.
De material som används har dessutom rimligt pris och är lätta att hantera. Till skillnad från vanliga litiumjonbatterier är det nya solid state-batteriet även i stort sett fritt från giftiga eller skadliga ämnen.
- I inledande tester var den nya battericellen väldigt stabil över 500 laddnings- och urladdningscykler och behöll 84 procent av sin ursprungliga kapacitet, säger Shicheng Yu, som deltog i forskningen vid Forschungszentrum Jülich.