Att bränna ett ljus kan vara allt som krävs för att göra ett billigt men kraftfullt elbilsbatteri, enligt ny forskning publicerad i Electrochemica Acta. Forskningen avslöjar att stearinljussot kan användas för att driva den typ av litiumjonbatteri som används i laddhybridbilar.

Författarna till studien, från Indian Institute of Technology i Hyderabad, Indien, säga att deras upptäckt öppnar upp möjligheterna att använda kol i kraftfullare batterier, minska kostnaderna för bärbar kraft.

Litiumjonbatterier driver många enheter, från smartphones och digitalkameror hela vägen upp till bilar och till och med flygplan. Batterierna fungerar genom att ha två elektriskt laddade material suspenderade i en vätska för att producera en ström. Kol används som ett av dessa material i mindre batterier, men för större, kraftfullare batterier – som de som används i elbilar – kol är inte lämpligt på grund av dess struktur, som inte kan producera den erforderliga strömtätheten.

I den nya studien, Dr. Chandra Sharma och Dr. Manohar Kakunuri fann att på grund av formen och konfigurationen av de små kolnanopartiklarna, kolet i ljussot är lämpligt för användning i större batterier. Vad mer, eftersom sotet kunde produceras snabbt och enkelt, det är en skalbar metod för att tillverka batterier.

"Om du lägger en vattendroppe på ljussot rullar den av – det är en observation som har gjorts under de senaste åren. Materialet ljussot är gjord av, kol, har också elektrisk potential. Så varför inte använda den som en elektrod?" frågade Dr Sharma, författare till studien från Indian Institute of Technology. "Vi tittade på det och såg att det också visar några exceptionella elektrokemiska egenskaper, så vi bestämde oss för att testa det ytterligare."

När ett ljus brinner, det ger ifrån sig moln av svart sot gjorda av kol. Forskarna tittade på sotet som samlats från spetsen av en ljuslåga och från mitten av lågan och jämförde storleken, kolets form och struktur. Resultaten visade att förbränningsprocessen bildar nanopartiklar av kol som är 30-40 nanometer tvärs över och är sammanfogade i ett sammankopplat nätverk. De fann också att sotet återhämtade sig från spetsen av en ljusflamma, som brinner vid 1400˚C, har färre föroreningar som vax, vilket gör att den fungerar bättre som en elektrisk ledare.

Forskarna analyserade sedan effektiviteten av sotet som ett ledande material att använda i ett batteri. Effektiviteten hos batterier och material som används i batterier kan testas genom en teknik som kallas cyklisk laddningsurladdning (CCD). Laddnings-/urladdningshastigheten återspeglar hur kraftfullt batteriet är; ju högre kurs, desto kraftfullare är batteriet; resultaten visade att ljussotkolet presterade bäst vid högre hastigheter.

Formen och storleken på kolnanopartiklarna, och hur de förenas, betyder att ljussot är ett lämpligt material att använda i elbilsbatterier. Inte bara är tekniken effektiv och kostnadseffektiv, den är också skalbar. Dr Sharma uppskattar att en hybridbil skulle behöva tio kilo kolsot, som skulle deponeras på ungefär en timme med hjälp av ljus.

"I allmänhet förbiser vi de enklare sakerna; ljussot är inte nytt men vi ser först nu på det som en potentiell källa till kol, " sa Dr Sharma. "Vi är väldigt exalterade över resultaten. Det här nya tillvägagångssättet är väldigt enkelt och kostnaderna är minimala – det skulle göra batteriproduktion billigare."

Forskarna planerar nu att utveckla ett ljussotbatteri för att testa tekniken ytterligare. De planerar också att testa hybridmaterial som innehåller ljussot för att se om de kan göra det till ett ännu bättre material för batterier.