Bilateralt samarbete med sikte på att skapa framtidens batterier

SOLID ALiBI-projektet är ett bilateralt forskningsprojekt mellan Sverige och Taiwan där världsledande experter inom området batterikemi gör gemensam sak. Målet är att utveckla anodlösa batterier och driva på elektrifieringen i sektorer där dagens batterier inte räcker till.

– Att utveckla anodlösa batterier kan låta som en omöjlighet med tanke på att alla batterier innehåller tre huvudsakliga komponenter: anod, katod och elektrolyt. Men vi siktar på att kunna skapa anoden inne i själva batteriet. Väl där ska anoden lösa upp sig när batteriet laddas ur för att sedan återskapas vid uppladdning. Det blir lite som Fågel Fenix som föds ur askan om och om igen, förklarar Daniel Brandell, professor på Institutionen för kemi – Ångström vid Uppsala universitet.
I teorin har ett anodlöst batteri mycket hög energitäthet, nästan dubbelt så mycket som dagens litiumjon-batterier
– Den stora utmaningen i att skapa ett anodlöst batteri är stabiliteten. Det är jättesvårt att få anoden att skapas inne i den elektrokemiska cellen om och om igen på ett reversibelt och uniformt sätt utan sidoreaktioner.

Stor utmaning
Komplexiteten till trots har projektet redan kommit en bra bit på väg.
– En del av projektet handlar om att ta fram nya material som fungerar för den här typen utav lösningar. Här har vi, genom forskning driven av docent Jonas Mindemark, fått fram nya komponenter, polymerer, tillsatser och salter som bidragit positivt till utvecklingen. Där vi kanske kommit ännu längre är i arbetet med att hitta nya metoder som kan användas för att studera vad som verkligen händer i gränsskikten när litiumet pläteras och anoden skapas inne i batteriet.
Här har forskargruppen, drivet av professor Bing Joe Hwang respektive docent Maria Hahlin, arbetat med både avancerad mikroskopi och synkrotronbaserade metoder via bland annat UBjL vid BESSY II i Berlin.
– Våra taiwanesiska kollegor, med forskningsledare professor Jyh-Chiang Jiang, har också använt sig av modellering och beräkningsmetoder för att förstå komplexiteten i tillverkningsprocessen. Om vi kan förstå vad det är som fallerar vid tillverkningen av anoden inne i batteriet, då kan vi också rätta till det som går fel, förklarar Daniel Brandell.
Projektets övergripande mål är att driva på elektrifieringen i sektorer där batterier idag är en otillfredsställande lösning.
– Hit räknas tunga fordon som till exempel flygfarkoster och marina transporter där dagens batterier inte riktigt håller måttet och anodlösa batterier skulle göra en stor skillnad i form av högre prestanda, lägre vikt och mindre miljöpåverkan, avslutar Daniel Brandell.