Røntgen-forskning skal forbedre blybatteriet

FORSKNING Når et ærværdig produkt har eksisteret i mere end 150 år, forventer man, at det er blevet grundigt undersøgt og har nået sit potentale. Men hvis du tror, at det også gælder blybatterier - der er brugt til energilagring og transport siden 1859 - så tro om igen.

Vores forståelse af, hvordan blybatterier til brug i også elbiler fungerer, er klar til at tage et kvantespring fremad. En række forskere i USA skal nu benytte en helt speciel røntgenstråling til at videreudvikle blybatteriet, der er attraktivt fordi det enkelt og billigt at fremstille. Blandt andre har den førende batteriindustri i verden tilsluttet sig forskningsprojektet, der tæller mere end 230 virksomheder involveret.

Advanced Lead Acid Battery Consortium (ALABC) og US Department of Energy Office of Science (DOE-SC’s) vil, i samarbejde med Advanced Photon Source (APS) ved Argonne National Laboratory og Electric Applications, bruge nogle af de mest avancerede værktøjer på jorden til at undersøge de komplekse kemiske interaktioner inde i blybatterier.

Behov for at frigøre potentiale

Denne flerårige aftale på flere millioner dollars viser den enorme interesse for energilagring og udvikling af den næste generation af blybatteriet, idet blybatterier leverer 75 procent af verdens genopladelige batterienergibehov. Disse batterier er grundlæggende teknologi, der ligger bag alt fra de biler, vi kører i, og til samfundets voksende behov for en kritisk grid-infrastruktur, hvor pålidelighed og sikkerhed er altafgørende.

Selvom blybatterier har været i brug i mere end 150 år, og har en genvindingsgrad på 99 procent, er der altså et stort uudnyttet potentiale, da efterspørgslen efter energilagring eskalerer over hele verden. Især retter forskningen sig mod at forbedre blybatteriets cyklus levetid og dynamiske opladningsaccept.

Lyskilde på steroider

Bag røntgen-teknikken, der skal benyttes i forskningen, ligger den avancerede fotonkilde, der er en af verdens førende synkrotroner med høj energi. Det spillede en central rolle i de undersøgelser, der fik Nobelpriser i kemi i 2009 og 2012.

Tænk på synchrotronen som en lyskilde på steroider. Det producerer røntgenstråler med høj energi som høj lysstyrke, der producerer store mængder højenergi-fotoner i et meget lille område inden for meget kort tid. Fotoner er subatomære partikler, der repræsenterer en kvantitet af lys, der bevæger sig med lysets hastighed i et vakuum.

Kort sagt giver synkrotronen mulighed for, at forskere i realtid kan se de kemiske transformationer på atom- og molekyleniveauer, der forekommer i blybatterier under opladning og afladning. De øjeblikkelige resultater vil hjælpe forskere med at bestemme virkningen af forskellige batteritilsætningsstoffer og materialernes renhed på batteriets ydeevne i et accelereret tempo, hvilket reducerer timerne i et laboratorium til et øjeblik.