Forskare har identifierat nya fasta material som kan leda till tillverkning av giftfria litiumjonbatterier, enligt en studie som nyligen publicerats i tidskriften Vetenskap och teknik för avancerade material .

Batterier är gjorda av två motsatt laddade elektroder separerade av en vätska, gelliknande, eller fast "elektrolyt" medium genom vilket elektriskt laddade atomer, eller joner, flytta. I många fall, dessa elektrolyter är giftiga och brandfarliga, så forskare har letat efter giftfria alternativ.

Makoto Moriya från Shizuoka University i Japan undersökte molekylära kristaller för detta ändamål. För att erhålla kristallerna tillsatte han en organisk förening till litiumsaltet. Molekylerna samlade ihop sig för att bilda kanaler genom vilka litiumjoner rörde sig, skapar en elektrisk ström. Att förändra kristallernas strukturer påverkade deras jonledande funktioner.

Jonledningsförmågan i dessa material var inte lika hög som i organiska vätskor, oorganiska keramik eller glaselektrolyter. Men det var jämförbart med polymerelektrolyter, som har använts som potentiella fasta elektrolyter.

Också, mängden brandfarliga organiska ämnen i de molekylära kristallina elektrolyterna var lägre än i polymerelektrolyter och i konventionella flytande elektrolyter, gör dem till ett potentiellt säkrare alternativ.

Moriya fann det lätt att kontrollera kristallstrukturen hos dessa fasta material genom att göra förändringar i deras molekyler. Denna strukturella mångsidighet kan visa sig vara ett kraftfullt verktyg för att dramatiskt förbättra jonledningsförmågan i dessa material.

"Dessa observationer... kan öppna dörren till designen av nya fasta elektrolyter och därmed utvecklingen av nya molekylära enheter, " avslutar Moriya.