Solid-state batterijen zijn van groot belang voor de elektrische auto-industrie. Wetenschappers van de Chalmers University of Technology, Zweden, en de Xi'an Jiaotong-universiteit, China heeft nu een nieuwe manier gepresenteerd om dit veelbelovende concept dichter bij grootschalige commerciële toepassing te brengen. Een tussenlaag gemaakt van een smeerbare, 'boterachtig' materiaal verbetert de stroomdichtheid tienvoudig, terwijl ook de prestaties en veiligheid worden verbeterd.

"Deze tussenlaag maakt de batterijcel aanzienlijk stabieler, en daardoor in staat om een ​​veel hogere stroomdichtheid te weerstaan. Wat ook belangrijk is, is dat het heel gemakkelijk is om de zachte massa op de lithiummetaalanode in de batterij aan te brengen, zoals boter op een boterham smeren, ", zegt onderzoeker Shizhao Xiong van de afdeling Natuurkunde van Chalmers.

Naast Chalmers Professor Aleksandar Matic en Professor Song's onderzoeksgroep in Xi'an, Shizhao Xiong werkt al lange tijd aan het maken van een geschikte tussenlaag om de interface voor solid-state batterijen te stabiliseren. De nieuwe resultaten werden onlangs gepresenteerd in het prestigieuze wetenschappelijke tijdschrift Geavanceerde functionele materialen

solid-state batterijen kunnen een revolutie teweegbrengen in elektrisch vervoer. In tegenstelling tot de huidige lithium-ionbatterijen, solid-state batterijen hebben een vast elektrolyt en bevatten daarom geen milieubelastende of ontvlambare vloeistoffen.

Een solid-state batterij kan worden vergeleken met een droge sandwich. Een laag van het metaal lithium fungeert als een boterham, en er wordt een keramische substantie bovenop gelegd als een vulling. Deze harde stof is de vaste elektrolyt van de batterij, die lithiumionen tussen de elektroden van de batterij transporteert. Maar de 'sandwich' is zo droog, het is moeilijk om het bij elkaar te houden - en er zijn ook problemen veroorzaakt door de compatibiliteit tussen het 'brood' en de 'topping'." Veel onderzoekers over de hele wereld werken aan het ontwikkelen van geschikte oplossingen om dit probleem aan te pakken.

Het materiaal waar de onderzoekers in Göteborg en Xi'an nu mee werken is een zachte, smeerbare substantie gemaakt van nanodeeltjes van het keramische elektrolyt LAGP gemengd met een ionische vloeistof. De vloeistof kapselt de LAGP-deeltjes in en maakt de tussenlaag zacht en beschermend. Het materiaal vervult meerdere functies en is eenvoudig aan te brengen.

Hoewel solid-state batterijen een hoog potentieel hebben, er is nog geen vaste manier om ze voldoende stabiel te maken, vooral bij hoge stroomdichtheden, wanneer veel energie zeer snel uit een batterijcel wordt gehaald bij snel opladen of ontladen. De onderzoekers van Chalmers zien grote potentie in de ontwikkeling van deze nieuwe tussenlaag.

"Dit is een belangrijke stap op weg om op grote schaal te kunnen produceren, kostenefficiënt, veilige en milieuvriendelijke accu's die een hoge capaciteit leveren en in hoog tempo kunnen worden opgeladen en ontladen, " zegt Aleksandar Matic, professor aan het departement Natuurkunde in Chalmers, die voorspelt dat solid-state batterijen binnen vijf jaar op de markt zullen zijn.