Lettere og bedre batterier

Forskere ved Massachusetts Institute of Technology (MIT) har endelig klart å fotografere litium-atomer.

Dermed kan bærbare datamaskiner, mobiltelefoner, digitale kamera og elektriske biler få mer effektive og lettere batterier enn til nå. Samtidig øker driftstiden kraftig.

Hvorfor litium?: Forskere verden over har lenge villet lage billigere og enda mer energitette batterier, og foretrekker å basere dem på klodens letteste metall, litium (Li).

I forskning vil man gjerne se inn i et materiale for bedre å forstå det. Dette har vært vrient form litiums vedkommende, fordi atomene er så små. Bare hydrogen og helium har mindre atomer.

Hvorfor fotografere?: For å øke ytelsen til slike batterier var det nødvendig å finne ut eksakt hvordan atomene arrangerer seg i tre dimensjoner. Dermed kan man også studere de tomrom de etterlater seg når de midlertidig "flytter ut" for å vandre til den andre elektroden.

En datasimulering viste at i det aktuelle elektronmikroskopet ville Li-ionatomene bli synlige ved 1Å (1 Ångstrøm=en milliarddels meter) mens kobolt og okdsid ville bli synlige ved 0,8Å. Det stemte.

Nå kjenner man den komplette atommodellen og dermed blir det enkelt å simulere anode- og katodemasse og å studere ioneforflytningene. Elektrolytt og elektrodeavstand samt lade- og tappeforhold kan eksakt simuleres og det beste batteriet kan bygges.

- Det at vi nå klarer å fotografere litium-atomer gjør oss bedre i stand til å forstå hvordan et Li-batteri bør bygges, forklarer professor Yang Shao-Horn ved MIT.

Hun er leder for litium-prosjektet ved MIT's Dept. of Mechanical Engineering. Shao-Horn forteller at teamet laget et litium-kobolt-oksid (LiCoO2) som de deretter fotograferte.

"Fotoapparatet" var forskningsdepartementets Ångstrømsmikroskop ved Berkeley-laboratoriet. Offisielt heter apparatet "The One Angstrom Microscope at the Department of Energy's National Center for Electron Microscopy at Berkeley Lab".

LiCoO2 er vanlig I bruk som positiv elektrode i litiumbaserte oppladbare batterier.

Funksjonen er basert på en reversibel prosess der litum-ioner vandrer til og fra positiv og negativ elektrode. Slike batterier lagrer mye mer energi pr. vektenhet, arbeider med høyere spenning og holder på ladningen i mye lengre tid enn andre batterier.

Forskerne regner med fornyet interesse for elektrisk bybiler om rekkevidden kan økes kraftig. Men det må skje uten den vektøkningen som effektøkning i andre (forstørrede) metallbatterier ville ha medført.

Medforfattere av den ferske MIT-rapporten var bl.a. Laurence Croguennec, Claude Delmas, E. Chris Nelson, og Michael O'Keefe. Croguennec og Delmas er henholdsvis ved Institute de Chimie et de la Matière Condensée de Bordeaux-CNRS, og ved Ecole National Supèrieure de Chimie et Physique de Bordeaux. Herrene Nelson og O'Keefe er ved Lawrence Berkeley National Laboratory.

Heia Norge: Med ett kan det dermed se lysere ut for den norske elbilen TH!NK og andre batteridrevne farkoster og apparater.