Röntgen skärskådar litiumjonbatterier

Forskare vid University of Illinois i USA studerar hur livslängden hos litiumjonbatterier ska kunna förlängas. Foto: University of Illinois Department of Aerospace Engineering

För att bättre förstå vad som händer inuti litiumjonbatterier, och i slutändan förbättra lagringskapaciteten och livslängden, använder amerikanska forskare en metod som kallas för tredimensionell röntgentomografi.

Litiumjonbatterier har kommit långt sedan de introducerades i slutet av 1990-talet, men de kan fortfarande prestera sämre med tiden och de kanske inte laddas upp helt efter att ha laddats många gånger eller laddas ur snabbt även då de inte används.

När ett litiumjonbatteri laddas lagras enkelt uttryckt litiumjoner i batteriets anod, som vanligtvis består av grafit.

- Varje gång ett batteri laddas tränger litiumjonerna in i grafiten och får den att expandera med omkring tio procent, vilket utsätter grafitpartiklarna för stor påfrestning, förklarar John Lambros vid University of Illinois i USA och tillägger att grafitpartiklarna då man fortsätter att ladda och ladda ur batteriet börjar gå sönder och förlorar sin förmåga att lagra litiumjonerna.

- Om vi kan ta reda på hur grafitpartiklarna slutar fungera inuti anoden skulle vi kunna motverka dessa problem och lära oss hur vi kan utöka batteriets livslängd, säger John Lambros.

Forskarna började med att bygga ett uppladdningsbart litiumjonbatteri som var genomskinligt för röntgenstrålning.  Sedan tillsatte de förutom grafit partiklar av zirkoniumoxid till anoden.

- Partiklarna av zirkoniumoxid varken absorberar eller lagrar litiumjoner, men de är oumbärliga för vårt experiment. De fungerar som märken som syns som små prickar i röntgenbilderna och som vi kan följa i efterföljande röntgenbilder för att mäta hur mycket anoden deformeras, förklarar John Lambros.