Till vänster: så här kan det se ut när man testar nya batteriteknologier. Till höger: Närbilder på de material som används i elektroderna i experimentet. Foto: Tao Liu, Clare Grey och Gabriella Bocchetti

Ett steg närmare framtidens batterier

Publicerad

En grupp forskare har tagit fram ett batteri som ska visa vägen för nästa generation av energilagring. – ett märkbart framsteg för den här teknologin, säger de i ett pressmeddelande.

Forskare vid universitet i Cambridge har tagit fram är ett förfinat så kallat litium-luft-batteri, en typ av batteri som förhoppningsvis ska kunna ersätta den dominerande teknologin inom en snar framtid. Genom att ändra på sammansättningen i batteriet har forskarna lyckats visa att det går att lösa ett par av de stora problem som satt käppar i hjulen för batteritypen.

– Man kan säga att det är en väldigt lovande batterikemi eftersom att de kan lagra en extremt hög mängd energi per vikt- och volymenhet, säger Daniel Brandell, forskare vid Ångström Advanced Battery Centre på Uppsala universitet. Teoretiskt sett skulle ett litium-luft-batteri kunna lagra upp till sju gånger så mycket energi som ett litium-jon-batteri. Det betyder att om man har en elbil så skulle man på en laddning skulle kunna köra ungefär sträckan Stockholm – Malmö, fortsätter han.

Elbilstillverkare intresserade

Just elbilar är ett av de områden som skulle kunna dra enormt stor nytta av ett fungerande litium-luft-batteri.

– Det finns ett par stora förändringar som sker i bilbranschen. Fossila bränslen kommer ta slut 2050 eller 2070, beroende på vilken forskare man frågar. För ett elbilsbolag är nyckeln till framgång batterier, säger Mattias Bergman, VD för NEVS, National Electric Vehicle Sweden.

Han menar att ett sänkt pris och en ökad effekt på batterier är två av de saker som behövs för att elbilsmarknaden ska kunna ta fart på allvar.

– Det har varit svårt att tjäna pengar på elbilar på grund av att priset på batterier har varit så högt. Det blir dyrt för konsumenter och därför blir det inga stora volymer, säger Mattias Bergman.

Enligt honom så ägnar elbilstillverkare sin uppmärksamhet åt tre olika generationer av batterier: de som finns idag, de som nästan är klara för kommersialisering och de som fortfarande ligger i framtiden. Litium-luft-batteriet tillhör den tredje generationen.

– Om man börjar prata om att fördubbla batterikapaciteten så är det ett tekniskt genombrott som möjliggör fler konsumenter. Det möjliggör också ett bredare fält av applikationer som inte bara är personbilar, utan också bussar och lastbilar, säger Mattias Bergman.

Ljus framtid trots lång väg att gå

Forskarna på Cambridge är dock försiktiga och påstår själva att de är minst tio år ifrån ett kommersiellt litium-luft-batteri.

– Tittar man på produkter som ligger fem till tio år från kommersialisering så är det ytterst få som kommer nå ända dit, säger Mattias Bergman.

Och många problem återstår fortfarande att lösa. Bland annat måste batterierna kunna leverera ström på ett sätt som passar den applikation det tillverkas för.

– Lagrad energi kan man översätta till att man har en bil som kan köra en längre sträcka, men vi vill ju också ha en bil som man kan köra lite fort med. Då måste du ha stort effektuttag vilket är något helt annat. Jag tror inte att den här typen av batterier är riktigt där, säger Daniel Brandell.

Men trots problemen så finns viss optimism. En ny typ av batteri skulle kunna hjälpa till att lösa en mängd olika problem kring ren energi.

Exempelvis skulle de kunna användas tillsammans med vindkraftverk för att få bukt med ojämnheter i energitillgång från dem.

– Litium-luft har potentialen att revolutionera energilagring. Det är möjligt att denna upptäckt kan öppna nya vägar för att realisera den här typen av batterier med extremt hög energitäthet, säger Daniel Brandell.

Upptäckten publiceras i tidskriften Science.

Det här har forskarna gjort

Visa

Ett batteri består i sin enklaste form av två elektroder med olika laddning som förbinds av en strömförande substans, en så kallad elektrolyt. Oftast är elektrolyten en vätska.

När ett batteri laddas ur så bildas olika typer av restprodukter vid elektroderna. När restprodukterna täcker tillräckligt mycket av elektrodens yta så kan batteriet inte längre användas eftersom att elektroden inte längre har kontakt med elektrolyten.

Vad forskarna i Cambridge gjorde var att använda lösningsmedlet dimetoxyetan i samband med en elektrod av reducerad grafenoxid och en liten tillsats av litiumjodid i elektrolyten.

På så sätt kunde de förhindra att restprodukten av urladdningen från litiumperoxid till litiumhydroxid.

Fördelarna med litiumhydroxid är dels att de bildar större restpartiklar, vilket gör dem lättare att få bort och dels att de lättare upptar de många håligheter som bildas inuti experimentets grafenelektroder.

Eftersom elektroderna kan vara i kontakt med elektrolyten längre utan att täckas av restprodukter får batteriet en bättre förmåga att reagera och avge ström. På grund av att litiumhydroxid är mer lättlösligt än litiumperoxid visade sig batteriet dessutom vara lättare att ladda upp på ett bra sätt.

Förbättring i uppladdningsförmåga leder dessutom i teorin till att batteriet får en längre livstid.

Teoretiskt sett kan ett litium-luft-batteri lagra tre till fyra tusen wattimmar per kilo batteri, till skillnad från litium-jon-batterier som idag kan lagra ungefär 500 wattimmar per kilo.

Lokal. Lättanvänd. Opartisk. Ladda ner appen nu!

Hämta SVT Nyheter i App StoreLadda ned SVT Nyheter på Google Play

Så arbetar vi

SVT:s nyheter ska stå för saklighet och opartiskhet. Det vi publicerar ska vara sant och relevant. Vid akuta nyhetslägen kan det vara svårt att få alla fakta bekräftade, då ska vi berätta vad vi vet – och inte vet. Läs mer