Ett team av ingenjörer, kemister och materialforskare i Kina och USA har hittat ett material som kan användas för att dramatiskt snabba upp laddningstiden för litiumbatterier utan kapacitetsförlust. I sin studie, som publiceras i tidskriften Nature Communications, använde gruppen elektronmikroskopi och maskininlärning för att hitta ett material som kan användas för att övervinna flaskhalsar under laddningen.
Ett av de viktigaste målen för tillverkare av litiumjonbatterier under de senaste åren har varit att påskynda batteriladdningen, särskilt stora batterier, som de som används i elfordon. Teamet konstaterade att snabbare batteriladdning kräver ett material som kan minska de flaskhalsar som orsakas av de material som för närvarande används i sådana batterier.
För att hitta det vände sig forskarna till elektronmikroskopi för att se hur en laddning rörde sig genom kristaller av niobvolframoxid (NbWo). De fann att kristallernas struktur hade stor inverkan på laddningshastigheten. Mer specifikt fann de att om kristallerna arrangerade sig slumpmässigt medan de odlades, skulle laddningen ske mycket snabbare på grund av en minskning av gitterdistorsionen.
Teamet vände sig därefter till maskininlärning för att hitta de specifika NbWo-kristaller som skulle ge den typ av prestandaförbättringar som de såg i elektronmikroskopet. Efter att ha testat 84 000 möjligheter hittade de rGO/Nb₁₆W₅O₅₅.
Tester av materialet visade att när det laddades vid 80°C kunde materialet laddas med en hastighet av 116 milliamperetimmar per korn på bara 45 sekunder. Det är 68,5% av den tillåtna gränsen för litiumjonbatterier som nu finns på marknaden. Det var också snabbare än det riktmärke som fastställts av det amerikanska Advanced Battery Consortium.
Efter att ha byggt en prototyp med det nya materialet fann teamet att det kunde hålla 77% av den ursprungliga kapaciteten efter 500 laddningscykler, samtidigt som det bibehöll en hög energitäthet.
Forskargruppen medger att de har mycket mer arbete framför sig innan ett batteri som använder deras material kan kommersialiseras, till exempel att lösa problemet med att elektrodtjockleken inte stämmer överens med kommersiella specifikationer.
För mer information: Yaqing Guo et al, Improving the fast-charging capability of NbWO-based Li-ion batteries, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-57576-1
