Fasta elektrolytmellanytor i natriumjonbatterier

Forskningsprojekt, 2016 – 2018

Hållbara batterier för framtiden – natrium räddningen?

Många känner till och använder dagligen litiumbatterier (t. ex. i din mobil), men de baseras på en begränsad resurs: litium. Om vi dessutom vill reducera vårt behov av fossila bränslen och börja använda el-/hybridbilar, så måste vi begagna världens hela litiumreserv och det kan ändå vara otillräckligt. Därför måste vi angripa problemet från en annan vinkel t.ex. använda natrium istället – ersätta en alkalimetall med en annan. Denna förändring är lovande men inte problemfri – forskning behövs. Inuti litiumbatterier såväl som natriumbatterier finns elektroder och en elektrolyt, som transporterar laddningar mellan elektroderna (under ur- och uppladdning). Emellan elektrolyten och den negativa elektroden utvecklas ett tunnt lager – det s.k. ”Solid electrolyte interphase (SEI)”. Egenskaperna hos detta SEI påverkar både hur mycket laddning batteriet kan ha och vilka hastigheter som är möjliga för ur- och uppladdning, vilket sätter fundamentala begränsningar för till exempel körsträckan för en elbil. För litiumbatterier vet vi mycket om hur SEI formeras och hur vi kan kontrollera dess egenskaper. Men, för natriumbatterier vet vi ytterst lite, förutom att det grundläggande borde vara detsamma och SEI en starkt begränsade faktor. I det här projektet använder vi både avancerade beräkningar för att modellera SEI och experiment för att studera SEI i natriumbatterier – både egenskaper och ursprung – för att kunna optimera framtida natriumbatterier på ett rationellt sätt baserat på vetenskaplig grund. I framtiden använder du kanske natriumbatterier både i mobilen och i elbilen.