Nya material banar väg för hållbara batterier
När efterfrågan på grönare energilagring ökar, blickar forskare bortom traditionella litium-jonbatterier mot mer hållbara alternativ som natrium- och kalcium-jonbatterier där man använder lättillgängliga grundämnen som ska ge snabbare laddning och längre livslängd.
En lovande lösning är tvådimensionella (2D) material, endast några atomer tjocka, som har en bra yta och goda elektriska egenskaper. Bland dessa utmärker sig så kallade Janus-material med två olika atomlager, för sina unikt justerbara egenskaper.
I en ny studie, publicerad av forskare vid KTH och kollegor från indiska National Institute of Technology samt Indian Institute of Technology, har ett nytt Janus-material, VSH, designats genom att ersätta svavel med väte i ett VS₂-monolager. Simuleringar visar att materialet är stabilt, lätt och halvledande, vilket gör att joner kan röra sig snabbt – egenskaper som är avgörande för batterier med hög kapacitet och snabb laddning.
Forskarna Raquel Lizarraga Jurado och Deobrat Singh på Institutionene för Materialvetenskap vid KTH har medverkat i studien.
Varför är detta viktigt?
– En viktig poäng är att asymmetrin i det här tvådimensionella Janussystemet öppnar för flera användningsområden inom optoelektronik, energilagring och katalys, säger Raquel Lizarraga.
Vad innebär dessa resultat i praktiken?
– VSH uppvisar faktiskt mycket hög lagringskapacitet, omkring 4466,83 mAh/g för litium, 638,11 mAh/g för natrium och 850,82 mAh/g för kalciumjoner. Det betyder att materialet är ett mycket lovande anodmaterial för olika typer av jonbatterier, säger Deobrat Singh.
– Det är viktigt att använda mer lättillgängliga material, som natrium, i batterier om vi vill bygga ett hållbart och prisvärt förnybart energisystem, konstaterar Raquel Lizarraga.
Text: Rita Nõu