elbil-illustrasjonSuperlette batterier nærmere virkelighet

Forskning.no kunne nylig melde at det nå er løst flere problemer knyttet til litium-luftbatterier. De nye batteriene kan gi elbiler samme rekkevidde som bensinbiler.

En gruppe forskere fra Storbritannia, Kina og Israel har nå laget et litium-luftbatteri som kan være løsningen på flere av spørsmål knyttet til disse batteriene. Hvis disse batteriene blir klare for markedet, kan de gi elbiler en skikkelig dytt framover for Litium-luftbatterier vil bli mye lettere enn de litium-ionebatteriene som sitter i dagens elbiler.

Dermed kan de konkurrere i rekkevidde med bensin- og dieselbiler, målt ut fra energimengde og vekt på batteriet.

– Dette kan være ett av de gjennombrudd som litium-luftbatterier venter på, skriver Poul Norby i en e-post til forskning.no. Norby er seniorforsker på Institut for Energikonvertering og lagring på Danmarks Tekniske Universitet. Sammen med kolleger har han forsket på denne batteritypen.


– Alt i alt kan dette godt være en av de meget viktige fremskritt som betyr et nytt intensivt fokus på litium-luft-teknologien, skriver Norby om studien i tidsskriftet Science.

Norby tar likevel forbehold om flere studier må til for å forklare alle reaksjonsmekanismene, og for å studere blant annet hvordan batteriet oppfører seg over lang tid.

Hvorfor er litium-luftbatterier så lette? Årsaken ligger i lufta – bokstavelig talt. Det er oksygen fra lufta som brukes til de kjemiske reaksjonene i den ene – positivt ladede – elektroden.

Dermed slipper batteriet å dra med seg for eksempel metalloksid, slik som i et litium-ionebatteri.

Til gjengjeld blir litium-ionebatteriet tyngre og tyngre etterhvert som oksygenet bindes i reaksjonene og samler seg i batteriet under bruk.

Til venstre: Den nye utgaven av litium-luftbatteriet lar oksygen fra lufta reagere med litium og danne litiumhydroksid (LiOH). Til høyre: Under opplading kan denne reaksjonen reverseres, slik at litium og oksygen frigjøres igjen. Dette skjer raskere og mer effektivt i den nye versjonen. (Figur: Arnfinn Christensen, forskning.no, basert på original fra Wikipedia.)

Til venstre: Den nye utgaven av litium-luftbatteriet lar oksygen fra lufta reagere med litium og danne litiumhydroksid (LiOH). Til høyre: Under opplading kan denne reaksjonen reverseres, slik at litium og oksygen frigjøres igjen. Dette skjer raskere og mer effektivt i den nye versjonen. (Figur: Arnfinn Christensen, forskning.no, basert på original fra Wikipedia.)

Ett problem har vært at reaksjonen må foregå over store flater. Først da blir det mange nok litiumatomer og oksygenatomer som reagerer. Først da gir batteriene nok elektrisk strøm.

Et annet problem er produktene fra de kjemiske reaksjonene under utlading. De kan stoppe igjen porene. Siden de ikke leder elektrisk strøm, kan de stanse reaksjonene og strømflyten. Forskerne har løst dette problemet ved å bruke en annen type reaksjon og tilføye et stoff som fungerer litt som en katalysator. Sluttproduktet er ikke en binding av litium og oksygen, som i andre slike batterier.

Et tredje problem har vært oppladingen. Du måtte sende mye høyere spenning, og dermed mer energi inn i litium-luftbatteriet enn du fikk ut. Det førte til et stort energitap. 
Energitapet ved opplading er nesten helt borte, ifølge artikkelen i tidsskriftet Science.

Et fjerde problem har vært at batteriet ikke tåler vanndamp i lufta. Litium reagerer lett med vann. Dermed blir noe av litiumet borte. Reaksjonen lager også hydrogengass, som kan også skade elektroden. Det er også flere uønskede virkninger av denne reaksjonen. Det nye litium-luftbatteriet tåler derimot vanndamp. Reaksjonene blir ikke påvirket, viste forsøk forskerne har gjort.