Elektrolyter (Litiumjonbatterier)

I batterielektrolyter sker masstransporten av joner mellan elektroderna under urladdning och uppladdning, och snabb jontransport är därför av stor betydelse för batteriets prestanda. Emellertid är de goda jonledningsegenskaperna i konventionella vätskeelektrolyter ofta associerade med brister i säkerheten, beroende på en rad olika sidoreaktioner som kan ske i batteriet. Elektrolyter i fast fas vore att föredra i många tillämpningar; inte minst polymerelektrolyter bestående av ett litiumsalt löst i till exempel polyetylenoxid (PEO).

Vår forskning på polymerelektrolyter har idag ett fokus på molekyldynamiksimuleringar (MD). På grund av den dramatiska ökningen av datorkraft under de senaste decennierna har vi nått en situation där datorbaserade experiment kan ge oss verkliga insikter i komplexa processer på atomär nivå. Beräkningarna tar förvisso ofta lång tid; ofta längre än normala laboratorieexperiment. Å andra sidan bidrar de till en detaljerad information och fundamentala insikter om beteenden hos material som i princip inte är tillgängliga med experimentella metoder.

Vår forskning  både experimentell och teoretisk  inom vetenskapsområdet elektrolyter innefattar också elektrolyter för andra tillämpningar, exempelvis polymermembran för bränsleceller eller artificiella muskler. Nuvarande aktiviteter inkluderar bland annat:

  • MD-simuleringar av PEO-baserade elektrolyter för fundamental förståelse av jontransport i exempelvis kristallina eller grenade polymersystem.

  • Ultratunna polymerelektrolyter för mikrobatterier.

  • Ökad batterisäkerhet genom additiv till elektrolyter.

  • Temperaturkänsliga polymerelektrolyter.

  • MD-simuleringar av protonledning i polymermembran för bränsleceller.

  • MD-simuleringar av jonledningen i elektroaktiva polymerer för artificiella muskler.