Forskare har utvecklat en säkrare litiumjonbatteri genom att ändra dess elektrolytmaterial, vilket förhindrar bränder vid perforering eller böjning. Denna innovation kan leda till massproduktion inom några år. Designen behåller kompatibilitet med befintlig batteritillverkning.
Litiumjonbatterier, som används i stor utsträckning i smartphones, bärbara datorer och elbilar, består vanligtvis av en grafitelektrod, en metalloxid-elektrod och en elektrolyt bestående av litiumsalt upplöst i ett lösningsmedel. Denna flytande elektrolyt möjliggör jonflöde för laddning och urladdning. Att punktera batteriet kan dock skapa en kortslutning, som snabbt frigör lagrad kemisk energi och orsakar bränder eller explosioner genom en process känd som termisk rusning.
Termisk rusning uppstår när negativt laddade joner, kallade anioner, bryter sina bindningar med litium och genererar värme som upprätthåller den destruktiva cykeln. För att hantera detta introducerade Yue Sun vid Chinese University of Hong Kong och hennes kollegor ett nytt lösningsmedel, litiumbis(fluorosulfonyl)imid. Detta material binder med litium från det befintliga lösningsmedlet endast vid högre temperaturer, när termisk rusning börjar. Avgörande är att anionbindningar inte kan bildas i denna nya elektrolyt, vilket stoppar värmefrigörelsecykeln.
I tester steg den interna temperaturen i ett batteri perforerat med en spik med det nya lösningsmedlet med endast 3,5 °C, jämfört med över 500 °C i konventionella batterier. De modifierade batterierna behöll också 82 procent av sin kapacitet efter 4100 timmars användning, i linje med nuvarande teknologiska standarder.
"Den onda killen är anionen, som har mycket bindningsenergi – och det är dessa bindningar som bryts som orsakar termisk rusning", säger Gary Leeke vid University of Birmingham, Storbritannien. "Det handlar om att isolera den onda killen från processen. Det är ett stort steg framåt när det gäller batterisäkerhet."
Leeke föreslår att resultaten kan integreras i nästa generations batterier, med massproduktion möjlig inom tre till fem år. Forskningen publiceras i Nature Energy (DOI: 10.1038/s41560-025-01888-5).