Forskare vid schweiziska forskningsinstitutet Empas Materials for Energy Conversion Laboratory, undersökte nyligen huruvida det går att använda enbart vatten som elektrolyt för batteritillverkning.
Vatten är billigt och det finns i rikliga mängder. Vatten brinner inte och kan leda joner. Men det har en stor nackdel: Det är bara kemiskt stabilt upp till en spänning på 1,23 volt. Med andra ord ger en vattencell tre gånger mindre spänning än en vanlig litiumjoncell med 3,7 volt, vilket gör den dåligt lämpad för applikationer i en elbil.
Forskarna upptäckte emellertid att kostnadseffektivt vattenbaserat batteri kan istället vara mycket intressant för stationära ellagringsapplikationer.
Ruben-Simon Kühnel och David Reber, forskare från Empa Materials for Energy Conversion Laboratory, upptäckte en möjlig lösning för problemet: Koksaltlösningen måste vara flytande men koncentrerad så att den inte innehåller något "överskotts"- vatten.
För sina experiment använde de två forskarna ett speciellt salt natrium FSI (exakt namn: natrium-bis (fluorsulfonyl) imid). Detta salt löser sig mycket väl i vatten: sju gram natrium FSI och ett gram vatten ger en klar saltlösning. Eftersom alla vattenmolekyler förekommer i form av kluster kring de positivt laddade natriumkatjonerna i ett hydrathölje, finns det nästan inga obundna vattenmolekyler kvar.
Forskarna upptäckte också att denna saltlösning visar prov på en elektrokemisk stabilitet på upp till 2,6 volt - d.v.s. nästan dubbelt så mycket som andra vattenhaltiga elektrolyter. Upptäckten kan vara nyckeln till billiga, säkra battericeller; billigt eftersom natriumfSI-cellerna utformas mer säkert och blir därmed lättare än i de allmänt bekanta litiumjonbatterierna.
Systemet har redan motstått en serie av laddnings- och urladdningscykler i laboratoriet. Hittills har forskarna testat anoderna och katoderna på deras testbatteri separat - mot en vanlig elektrod som partner. I nästa steg ska de två halvcellerna kombineras till ett enda batteri. Sedan planeras ytterligare laddnings- och urladdningscykler.
Empas forskningsverksamhet ifråga om nya batterier för stationära ellagringssystem är inbäddade i det schweiziska kompetenscentret för värme- och ellagring (SCCER HaE), som samordnar forskning för nya värme- och ellagringskoncept på nationell nivå och leds av Paul Scherrer - institutet (PSI). Om försöket lyckas kommer billiga vattenbatterier att kunna tillverkas inom relativt kort tidsperiod.
Källa: Science Daily
