Många batterier som används idag är antingen så kallade litiumjonbatterier som är laddningsbara, eller nickel-zink batterier som inte går att ladda. Ett problem med litiumjonbatterierna är att de kan börja brinna.
Nu har en grupp amerikanska forskare från US Naval Research Laboratory och EnZinc vidareutvecklat nickel-zink batterierna så att de blir uppladdningsbara. De blir då ett säkrare och mer miljövänligt alternativ till litiumjonbatterierna som bland annat används i bärbar elektronik.
– De här batterierna kommer inte ha lika lätt för att börja brinna, de är mycket säkrare än litiumjonbatterier, säger Göran Lindbergh, professor i kemiteknik vid KTH.
Miljövänligare alternativ
Forskarna kallar det nya batteriet för nickel-3D zink eftersom det bygger på en tredimensionell svampliknande struktur. Strukturen håller den negativa elektroden zink på sin plats så att de negativa laddningarna inte börjar ta sig ut i batteriet och förstör det. Det är det som händer i vanliga nickel-zink batterier om man försöker ladda dem.
Zink är en billig bas i batterier, är tillgängligt världen över och återvinningsbart, menar forskarna. De ser på sikt att deras batteri skulle kunna bli ledande inom batteriindustrin och ersätta inte bara litiumjonbatterier och nickel-zink batterier utan även bilbatterier.
– De säger att det här kan tävla med litiumjonbatterier, riktigt där är man inte än. Men om de fortsätter att jobba på det här konceptet kanske man skulle kunna nå dit. Det är intressant att följa. Då skulle man slippa organiska lösningsmedel och andra beståndsdelar i litiumbatterier som är miljöskadliga, säger Kristina Edström, batteriforskare och professor i oorganisk kemi vid Uppsala universitet.
Vattenbaserad elektrolyt
Det som gör att nickel-3D zink batteriet går att ladda är utöver den svampliknande strukturen att elektrolyten är vattenbaserad. Batterier består av negativa och positiva elektroder med en elektrolyt emellan. Elektrolyten ska bara leda positiva laddningar, de negativa elektronerna ska gå igenom en yttre krets.
Genom att ta fram den här vattenbaserade elektrolyten har forskarna även lyckats dra upp energimängden i batteriet. Zink är i det här batteriet den negativa elektroden och nickel den positiva.
– Det som är intressant med studien är att den vattenbaserade elektrolyten är säkrare och billigare än den i litiumjonbatterier. Men det är långt kvar tills det blir ett fungerande kommersiellt batteri. De har inte samma livslängd som litiumjonbatterier än. Men det är spännande att man tittar på alternativ, säger Göran Lindbergh.
”Kan bli nischat”
Både Göran Lindbergh och Kristina Edström tror att litiumjonbatterierna kommer fortsätta att vara ledande på marknaden även om forskarna lyckas.
– Men kanske att det kan bli nischat, att till exempel elektronik och leksaker kommer ha de här nickel-3D zink batterierna medan fordon istället har litiumjonbatterier, säger Kristina Edström.