I dagens elektronik och uppladdningsbara elprylar är litiumjonbatterier det absolut vanligaste. Tekniken har tack vare hög energidensitet och ett kompakt format möjliggjort utvecklingen av allt från mobiltelefoner till elbilar. Batteritypen är dock inte fri från nackdelar och det kanske mest märkbara för vanliga konsumenter är den begränsade livslängden. De klarar bara ett visst antal laddningscykler innan kapaciteten minskar.
Litiumjonbatterier består dels av två elektroder, anod och katod, och dels en mellanliggande elektrolyt. Det sistnämnda består av en flytande vätska, generellt sett lättantändliga lösningsmedel, vilket är varför de vid felaktig hantering kan orsaka brand eller explosion. Forskare arbetar därför med att ta fram ett batteri med fast elektrolyt, så kallade solid state-batterier. Hittills finns ingen storskalig produktion, men i en nyligen publicerad studie av forskare på UC San Diego redovisas en ny potentiell metod.
I litiumjonbatterier består anoden ofta av grafit. I studien byts detta ut mot kisel, vars egenskaper gör det möjligt att nå tio gånger högre kapacitet. Ett byte mot kisel är inte nytt i sig, men har vid tidigare försök resulterat i batterier som inte klarar särskilt många laddningscykler. Kisel fungerar inte heller särskilt väl med en flytande elektrolyt, som i längden kan bryta ned ämnet.
The solid-state silicon approach overcomes many limitations in conventional batteries. It presents exciting opportunities for us to meet market demands for higher volumetric energy, lowered costs, and safer batteries especially for grid energy storage .– Darren H. S. Tan
För att tackla problemet har de bland annat kombinerat anod av kisel med en fast sulfidbaserad elektrolyt, vilket resulterat i ett förhållandevis stabilt slutresultat. Prototyper klarar i rumstemperatur cirka 500 laddningscykler med kvarvarande kapacitet om cirka 80 procent. Enligt forskaren Ying Shirley Meng kvarstår mycket arbete innan tekniken är mogen att tas i bruk, men att tekniken är lovande för framtiden.
