Et nytt separatormateriale kan gjøre fremtidens mobilbatterier sikrere og mindre, ifølge forskere ved universitetet i Michigan. (Foto: Marius Valle)

LITIUMIONEBATTERIER

Kevlar kan gi tynnere telefoner og hindre batteribrann

Les hvordan det fungerer.

Nanofiber fra kevlar, meterialet man finner i skuddsikre vester, kan gjøre litiumionebatteriene vi kjenner i dag både tynnere og sikrere, ifølge forskere ved Universitetet i Michigan.

De tynne fibrene har blitt bygget opp lagvis til en separator inne i batteriet. Hullene, som skal slippe gjennom ioner, har et tversnitt på knappe 20 nanometer. Dette til forskjell fra hundrevis av nanometer hos tradisjonelle separatorer.

Innsikt: Slik fungerer batteriet som endret verden

Separator?

Dersom du eier en bærbar PC eller en mobiltelefon eier du mest sannsynlig et litiumionebatteri.

For at batteriet skal fungere trenger hver eneste battericelle en separator som kan filtrere gjennom ioner mens elektroner vandrer gjennom laptopen, mobilen eller elbilen din. På andre siden av separatoren møtes ionene og elektronene på nytt. 

En utfordring for batteriprodusentene har vært å sørge for at kun ionene, og ikke elektronene, passerer gjennom membranet.

Dette blir gjort ved å plassere porøse materialer med ørsmå hull - noen hundre nanometer i tversnitt - mellom de positive og negative elektrodene i batteriet. 

Les også: Slik får du maksimalt ut av mobilbatteriet

Blokkerer for dendritter

Dette har stort sett fungert fint, men i enkelte tilfeller har det dannet seg små gren-aktige oppsamlinger av atomer - dendritter -, hvor tuppene har penetrert de små hullene og ledet elektroner igjennom.

Dette kan skape en intern kortslutning, og fører til varmgang og tap av effekt i batteriet. I de mest dramatiske tilfellene har fenomenet ført til brann i elektronikk. Produsenter har flere ganger måttet trekke tilbake batterier som har hatt problemer med dette.

De fleste separatorene i dagens litiumionebatterier har en mekanisme som sperrer for ionetransport når temperaturen i batteriet blir rundt 130 grader, denne mekanismen finnes ikke per nå i kevlarseparatoren, forklarer Lars Ole Valøen, som har doktorgrad i batteriteknologi.

Samtidig tror forskerne i Michigan at risikoen for intern kortslutning blir langt mindre med det nye materialet. Tuppene på dendritter har typisk et tverrsnitt mellom 20-50 nanometer. Dette er for stort til å trenge gjennom hullene i den nye separatoren.

Materialet skal også ha en god mekanisk styrke, som er viktig for separatorer da membranet gjerne beveger seg i takt med strømningsretningen til de passerende ionene.

Les også: – Batteriet på Apple Watch vil vare høyst en dag

Lina Merit Jacobsen
Lina Merit Jacobsen

Flere produsenter interessert

Materialet skal også gi tynnere membraner enn tradisjonelle separatorer. Dette kan gi produsenter et ørlite konkurransefortrinn i en verden hvor elektronikken stadig blir mindre.

Forskerne har til nå fått forespørsler fra 30 ulike produsenter som vil teste den nye separatoren.

Les også:

Volvos batteribuss lader med 300 kW og pantograf

Stavangers nye elbusser skal kjøre opptil 350 kilometer om dagen

Dette hybridflyet bruker 30 prosent mindre drivstoff