Energilagringen i litium-svavelbatterier är potentiellt högre än i litiumjonbatterier, men de hämmas av en kort livslängd. Forskare från Uppsala universitet i Sverige har nu identifierat de främsta flaskhalsarna i prestanda.

Litium-svavelbatterier står högt på önskelistan för framtida batterier då de är gjorda av billigare och mer miljövänliga material än litiumjonbatterier. De har också högre energilagringskapacitet och fungerar bra vid mycket lägre temperaturer. Men de lider av korta livslängder och energiförlust. En artikel som just publicerats i tidskriften Chem av en forskargrupp från Uppsala universitet har nu identifierat de processer som begränsar svavelelektrodernas prestanda som i sin tur minskar strömmen som kan levereras. Olika olika material bildas under urladdnings-/laddningscyklerna och dessa orsakar olika problem. Ofta orsakar en lokal brist på litium en flaskhals.

"Att lära oss om problem gör att vi kan utveckla nya strategier och material för att förbättra batteriprestanda. Att identifiera de verkliga flaskhalsarna behövs för att ta nästa steg. Detta är en stor forskningsutmaning i ett system så komplext som litium-svavel", säger Daniel Brandell, professor i materialkemi vid Uppsala universitet som arbetar på Ångström Advanced Battery Centre.

Studien kombinerade olika strålningsspridningstekniker:röntgenanalyser gjordes i Uppsala, Sverige och neutronresultat kom från en stor forskningsanläggning, Institut Laue Langevin, i Grenoble, Frankrike.

"Studien visar vikten av att använda dessa infrastrukturer för att ta itu med problem inom materialvetenskap", säger professor Adrian Rennie. "Dessa instrument är dyra men nödvändiga för att förstå så komplexa system som dessa batterier. Många olika reaktioner sker samtidigt och material bildas och kan försvinna snabbt under drift."

Studien genomfördes som en del av ett samarbete med Scania CV AB.

"Elektrisk kraft behövs för den tunga lastbilsbranschen och inte bara för personbilar. De måste hänga med i utvecklingen av en rad olika batterier som snart kan bli högaktuella", säger Daniel Brandell. + Utforska vidare

Svavelkemisk teknologi förbättrar batteriets livslängd