Forskare vid Mittuniversitetet, Uppsala universitet och PercyRoc har i en förstudie visat att ett nytt mikrovågsvärmesystem och tillsatt grafen kan öka prestandan i litiumjonbatterier. Det genom att möjliggöra ett byte av grafit till en kombination av grafen och kisel i batteriets anod.
Kisel kan avsevärt öka lagringskapaciteten i litiumjonbatterier. Den dåliga elektriska ledningsförmågan hos kisel och en mycket stor volymexpansion vid upptagande av litium har dock begränsat användningen av materialet i batterierna. Nu demonstreras en metod som omvandlar cirka en tredjedel av kiselpulver till kiselnanopartiklar genom en termisk uppvärmningsprocess. I en avslutad förstudie inom det strategiska innovationsprogrammet SIO Grafen har projektdeltagarna skapat ett mikrovågsvärmesystem och visat kontrollerbar uppvärmningsförmåga upp till 900 grader för att öka effektiviteten av omvandlingen av kiselpulver till kiselnanopartiklar och minska bearbetningstiden.
Den höga temperaturen nås på några sekunder tack vare att man använder ett direkt mikrovågsapplikatorsystem utvecklat i förstudien.
Användningen av grafen i kombination med kisel kan ge en hög prestanda i Li-ion-batterier. Grafit är det konventionella anodmaterialet i dessa batterier, men för att öka lagringskapaciteten behöver man använda kisel som har mycket högre Li-ion lagringskapacitet.
– Grafen är en potentiell kandidat i kombination med nanokisel som anod i Li-ion-batterier. Enbart kisel kan inte användas i anoden eftersom kisel har flera nackdelar som låg konduktivitet. Men en liten mängd nanokisel kan läggas till grafenanoden för att öka lagringskapaciteten, säger projektledaren Manisha Phadatare, forskare på Mittuniversitetet.
Mittuniversitetet har tillsammans med PercyRoc och Uppsala universitet inlett ett nytt samarbete med den nya partnern Altris och ansökt om ett fullständigt FoU-projekt där denna teknik skulle kunna skalas upp och leda till en kommersiell exploatering i Altris-batterier.
