I striden om batterierna, litiumjontekniken är den regerande mästaren, driva mobilen i fickan samt ett ökande antal elfordon på vägen.

Men ett nytt mangan- och natriumjonbaserat material utvecklat vid University of Texas i Dallas, i samarbete med Seoul National University, kan bli en utmanare, erbjuder en potentiellt lägre kostnad, mer miljövänligt alternativ för att driva nästa generations enheter och elbilar.

Batterikostnaden är en stor fråga, sa Dr Kyeongjae Cho, professor i materialvetenskap och teknik vid Erik Jonsson School of Engineering and Computer Science och seniorförfattare till ett papper som beskriver det nya materialet i tidskriften Avancerade material .

När tillverkare - och konsumenter - driver efter fler elfordon (EV), litiumproduktion kan ha svårt att hänga med i den ökande efterfrågan, Sa Cho. Enligt en ny rapport från International Energy Agency, det globala elbilsbeståndet översteg 2 miljoner fordon 2016 efter att ha passerat 1 miljon -gränsen 2015. Rapporten noterar att, beroende på policymiljön, Det finns en god chans att den kommer att ligga mellan 9 miljoner och 20 miljoner år 2020 och mellan 40 miljoner och 70 miljoner år 2025.

När det gäller kostnadsbesparingar i EV -batteriet, att använda natrium skulle vara billigare eftersom natrium är rikligare, men det har några nackdelar.

"Litium är dyrare, begränsad resurs som måste brytas från bara några områden i världen, "Cho sa." Det finns inga gruvproblem med natrium - det kan utvinnas från havsvatten. Tyvärr, även om natriumjonbatterier kan vara billigare än de som använder litium, natrium tenderar att ge 20 procent lägre energitäthet än litium. "

Energitätheten, eller energilagringskapacitet, av ett batteri bestämmer drifttiden för en enhet.

"Vi använde vår tidigare erfarenhet och tänkte på dessa frågor - hur kan vi kombinera dessa idéer för att hitta på något nytt för att lösa problemet?" Sa Cho.

Ett batteri består av en positiv elektrod, eller anod; en negativ elektrod, eller katod; och en elektrolyt däremellan. I ett standard litiumjonbatteri, katoden är gjord av litium, kobolt, nickel och syre, medan anoden är gjord av grafit, en typ av kol. När batteriet laddas, litiumjoner rör sig genom elektrolyten till anoden och fäster vid kolet. Under urladdning, litiumjonerna går tillbaka till katoden och ger elektrisk energi för att driva enheter.

"Det fanns stort hopp för flera år sedan att använda manganoxid i litiumjonbatterikatoder för att öka kapaciteten, men tyvärr, den kombinationen blir instabil, "Sa Cho.

I designen utvecklad av Cho och hans kollegor, natrium ersätter det mesta av litium i katoden, och mangan används istället för de dyrare och sällsynta elementen kobolt och nickel.

"Vårt natriumjonmaterial är mer stabilt, men det bibehåller fortfarande litiums höga energikapacitet, "Cho sa." Och vi tror att detta är skalbart, vilket är hela poängen med vår forskning. Vi vill göra materialet på ett sådant sätt att processen är kompatibel med kommersiell massproduktion. "

Baserat på deras kunskaper om fysik och kemi i andra experimentella material, forskarna attackerade problemet med rationell materialdesign. De körde först datorsimuleringar för att bestämma konfigurationen av atomer som visade mest löften innan de tillverkade och testade materialet i labbet.

Cho sa att hans forskning inte bara handlar om att hitta på ett bättre batteri. Hur forskningen gjordes är lika viktig och intressant, han sa.

"När Thomas Edison försökte utveckla en glödlampa, han provade tusentals olika material för glödtråden för att se vilka som fungerade, "Sa Cho." För att lösa mycket viktiga tekniska problem i samhället idag, vi behöver utveckla massor av nya material - batterimaterial, föroreningskontrollmaterial och andra. Edison perfektade ett objekt - glödlampan - men vi har så många fler tekniska behov. Vi har inte tid att fortsätta försöka hitta lösningen av misstag. "