3D-röntgen gör det möjligt att följa en battericells drift i realtid

I jakten på nästa generations energitäta och resurssnåla batterier är litiummetallbatterier ett av flera lovande koncept. Förhoppningen är att den nya batteritypen ska ersätta dagens litiumjonbatterier, inte minst i olika typer av elfordon. Men för att lyckas med det krävs en bättre förståelse och teknik för att kunna mäta och följa en battericells drift i realtid. Forskare från Chalmers har tagit fram en ny teknik för detta, med hjälp av 3D-röntgen.

Batteriforskare har länge velat studera litiummetall i en battericell under drift. Ofta bildas en ojämn struktur som kan orsaka en kortslutning, kort beskrivet. Nu har forskare från Chalmers tekniska högskola lyckats ta fram en ny metod genom röntgentomografi, som ger möjligheten att följa hur litiumet i battericellens ena pol beter sig vid upp- och urladdning i realtid och 3D. Den nya metoden innebär ett stort steg framåt och är en viktig pusselbit för att kunna ta fram både säkrare och mer energieffektiva batterier till våra framtida fordon och prylar.

Vi har öppnat ett nytt fönster för att kunna förstå – och på sikt optimera – framtidens litiummetallbatterier. När vi kan studera exakt vad som händer med litiumet i en battericell i drift får vi viktig kunskap om vad som påverkar det inre livet.

Aleksandar Matic, professor vid institutionen för fysik på Chalmers och ledare för den vetenskapliga studie som nyligen publicerades i Nature Communications.

Experimentet med att följa hur litiumstrukturer bildas genomfördes vid the Swiss Light Source utanför Zürich i Schweiz. Nu siktar forskarlaget på att testa tekniken även på andra batterikoncept, och förhoppningen är att den nödvändiga röntgentekniken på sikt även ska finnas på närmare håll, till exempel på det svenska MAX IV-laboratoriet, som är en nationell forskningsanläggning för avancerad röntgenteknik.

För att tekniken ska kunna användas i nästa generations batterier behöver vi se hur en cell påverkas av till exempel strömtäthet, valet av elektrolyt eller antalet upp- och urladdningar. Nu har vi ett verktyg för att göra det, säger Chalmersforskaren Matthew Sadd, som tillsammans med kollegan Shizhao Xiong är huvudförfattare till den nya studien.

Foto: Chalmers tekniska högskola

Läs hela artikeln och mer om forskningen på Chalmers.se

Publicerad 2023-03-20