Det jaktes på nye og mer effektive batterikjemier i forskermiljøer verden rundt. Målet er å lage batterier som har høyere energitetthet enn dagens beste litiumionebatterier.
En av disse mulige kjemiene er silisium-luft. Dette er en batterikjemi utviklet ved det israelske teknologiinstituttet Technion, og som har lovende muligheter.
Det er estimert at slike batterier kan ha en spesifikk energi på 8470 wattimer per kg, og en energitetthet på 21090 wattimer per liter.
Estimatene stammer fra en artikkel publisert i journalen Electrochemistry Communications i 2009, og en rapport (PDF) publisert av det amerikanske forsvarsforskningssenteret DTIC i 2012.
50 ganger mer energi enn litiumione
I teorien virker dette som den perfekte batteriteknologien: Den benytter noen av de vanligste grunnstoffene på planeten, silisium og luft, og har 50 ganger høyere energitetthet enn litiumionebatterier.
Batteriet bruker atmosfærisk oksygen som katode, og silisium som anode. Oksygen beveger seg fra luft til silisiumanoden via en membran og en elektrolytt. Membranen blir da i praksis katoden.
Problemet med slike battericeller har vist seg å være at de har svært kort levetid. Årsaken har vært uviss, og forskere har jobbet med å pønske ut hvorfor.
Det har vært spekulert i om et beskyttende lag dannes på anoden, eller om elektrolytten er uegnet.
Forsøk har vist at levetiden kan økes ved å benytte en spesiell ionisk elektrolytt, men dette øker kostnaden betraktelig.
Pumper elektrolytten
En gruppe fra Jülichs institutt for energi- og klimaforskning melder nå at de kan ha funnet løsningen: Elektrolytten brukes opp. Ved å introdusere en pumpe som fyller på elektrolytt med jevne mellomrom, vil cellen fortsette å levere strøm over en lengre periode.
Elektrolytten som brukes er en kaliumhydroksid, eller kaustisk pottaske, løst opp i vann. Kaliumhydroksid er svært basisk, og brukes også som elektrolytt i alkaliske batterier, og er et lett tilgjengelig materiale.
Så lenge elektrolytten byttes ut underveis, vil batteriet fortsette å fungere helt til silisiumet er brukt opp. Jülich-forskerne har oppnådd en brukstid på 46 dager, eller over 1100 timer.
Da må imidlertid også silisiumet mekanisk byttes ut. Altså er ikke løsningen særlig praktisk i sin nåværende form.
Langt fra klart
Det er fortsatt mange uløste problemer. Et ikke helt uvesentlig er at selvutladingen er høy. Dette bidrar til at elektrolytten brukes opp. Får de til dette, kan batteriet fungere uten at det må fylles på elektrolytt.
Det kan tenkes at noe kan tilsettes elektrolytten for å hindre utladingen.
– Batteriet er ikke perfekt, men nå vet vi hva vi må jobbe med, sier Hermann Tempel fra instituttets elektrokjemiavdeling i pressemeldingen.
Om de lykkes, kan dette vise seg å bli en teknologi som konkurrerer med en annen lovende teknologi med høy energitetthet; metall-luft-batterier. En variant benytter litiummetall som anode. Det kan gi sikkerhetsutfordringer, ettersom litium er svært reaktivt.
