Självreparerande batterier skulle ha längre livslängd än batterier för närvarande. Kredit:Atsuo Yamada
Ingenjörer vid University of Tokyo banar ständigt nya vägar för att förbättra batteritekniken. Professor Atsuo Yamada och hans team utvecklade nyligen ett material som avsevärt kan förlänga batteriernas livslängd och ge dem högre kapacitet, också.
Från smartphones till pacemakers och bilar, batterier driver mycket av vår värld och deras betydelse bara fortsätter att växa. Det finns två speciella aspekter av batterier som många tror måste förbättras för att möta våra framtida behov. Dessa är batteriets livslängd och även dess kapacitet – hur mycket laddning det kan lagra.
Chansen är stor att dina enheter använder en typ av batteri som kallas ett litiumjonbatteri. Men en annan typ baserad på natrium snarare än litium kan bli vanligt snart. Båda batterityperna kan lagra och leverera en stor mängd laddning, tack vare hur ingående material passerar elektroner. Men i både litium- och natriumbatterier, upprepade cykler av laddning och användning kan avsevärt minska lagringskapaciteten över tid.
Inuti ett typiskt batteri, det finns lager av metalliskt material. När batterier laddas och laddas ur, dessa lager försämras och utvecklar sprickor eller flagor – så kallade staplingsfel – vilket minskar batteriernas förmåga att lagra och leverera laddning. Dessa staplingsfel uppstår eftersom materialet hålls samman av en svag kraft som kallas Van der Waals-kraften, som lätt överväldigas av belastningen på materialen under laddning och användning.
Yamada och kollegor visade att om batteriet är tillverkat av ett modellmaterial - syreredoxskiktad oxid (Na 2 RuO 3 )— då händer något anmärkningsvärt. Inte bara minskar nedbrytningen från laddnings- och urladdningscykler, men lagren reparerar sig faktiskt. Detta beror på att materialet som forskarna visade hålls fast av en kraft som kallas coulombisk attraktion, som är mycket starkare än Van der Waals-styrkan.
"Detta betyder att batterier kan ha mycket längre livslängder, men de kan också pressas bortom nivåer som för närvarande skadar dem, ", sa Yamada. "Att öka batteriernas energitäthet är av största vikt för att förverkliga elektrifierade transporter."
