För ett rätt bra tag sen skrev jag ett inlägg om litiumjon-batterier och om ett nytt material som, om det väl kommer ut på marknaden, skulle kunna göra litiumjon-batterierna bättre och säkrare. Eftersom batterier är så viktiga som de är finns det emellertid fler forskare som försöker hitta batterimaterialet som löser alla problem, och fler förslag på hur det skulle kunna se ut. Det här inlägget handlar om ett annat sådant material, av en helt annan typ, som kanske kan bli en färdig produkt snabbare. Eller...?
Precis som i det förra inlägget handlar det om ett så kallat elektrolytmaterial, alltså det skikt i batteriet som leder litiumjoner från ena sidan till den andra (en längre förklaring finns i det förra inlägget). I det här fallet består elektrolyten av två komponenter: ett mineral som innehåller litiumjoner och en så kallad polymer. Uppfinnarna, som är knutna till det amerikanska startup-företaget Ionic Materials, hävdar att detta är ett vinnande koncept när det gäller både effektivitet och säkerhet, och har demonstrerat att deras batterier fungerar även när de klippts itu på mitten (gör inte detta med ditt mobilbatteri, det kan explodera). Jag har dock inte kunnat hitta någon vetenskaplig artikel som beskriver deras upptäckt. Den detaljerade information som finns tillgänglig, finns i deras patent.
Så vad är det som är så fantastiskt med en polymer-elektrolyt? Polymerer är en grupp av ämnen där molekylerna består av många mindre molekyler av samma sort som skapat kemiska bindningar mellan sig och därmed bildar en enda molekyl, lite som länkar bildar en kedja. Många, men inte alla, av de polymerer vi träffar på dagligen är vad vi kallar "plaster", som polyeten (i plastpåsar) eller polystyren (engångsmuggar), men både stärkelse och cellulosa räknas som polymerer eftersom de är uppbyggda som en kedja av glukosmolekyler.
Eftersom polymerer är så stora molekyler har de lite speciella egenskaper. Den som är viktigast här är att de inte stelnar på samma sätt som andra material när de kyls ner. Om vi kyler ner vatten under fryspunkten bildas iskristaller, där vattenmolekylerna sitter i regelbundna mönster som upprepar sig genom hela kristallen. Eftersom polymererna är så långa är det svårt att få dem att ordna sig i ett regelbundet mönster när man kyler ner dem, så istället hamnar de lite hur som. Ett fast material där molekylerna inte är ordnade som i en kristall räknas som en typ av glas, så därför hör man ofta att polymerer har en "glastemperatur" istället för en fryspunkt eller smältpunkt (som ju vatten har, t.ex). Lite mer komplicerat blir det dock med vissa polymerer, där delar av molekylerna hinner ordna sig till en kristall, men inte hela. Hur stor andel av polymeren som blir en kristall beror till exempel på hur fort man kyler ner den.
Det finns mycket forskning på polymerer i elektrolyter. Ofta verkar polymeren bilda en sorts nätverk som ger stadga åt batteriet, medan ett annat ämne som blandats in i polymeren gör att jonerna kan passera. Emellertid verkar tidigare polymer-elektrolyter ha varit beroende av att polymermolekylerna kan röra sig lite för att litiumjonerna ska kunna passera, vilket har gjort att man fokuserat på polymerer där bara en liten andel blivit kristall och att elektrolyterna fungerar som bäst vid lite högre temperaturer (ca 70 grader verkar vanligt). Det forskarna från Ionic Materials hävdar att de hittat en polymer-elektrolyt som helt undviker de problemen, och som i själva verket fungerar bäst om en större andel av polymeren lyckats bilda kristaller. Den lär yttermera visso vara lätt att producera och fungera bra ihop med själva elektroderna i batteriet.
Exakt hur nära Ionic Materials är att göra en faktisk, användbar produkt är lite svårt att avgöra eftersom vi i praktiken bara har deras egna uppgifter på hur bra materialet är. Hade det funnits en vetenskaplig artikel i en seriös tidskrift så hade det inneburit åtminstone nån sorts rimlighetskoll, men nu finns det inte det. De verkar också gå i en lite annan riktning än tidigare forskning genom att använda en mer kristallin polymer. Å andra sidan verkar de kunna visa upp ett fungerande batteri, och det är svårt att inte hoppas att de lyckas.
Oavsett så var det ju en bra ursäkt för att skriva lite om polymerer, eller hur?
