Hållbart Byggande 1
nya katodmaterialet gör det möjligt att använda l
ämpligare laddningsbärare, kan batteriet dra bättre nytta av aluminiumets potential, förklarar Niklas Lindahl, forskare på institutionen för fysik på Göteborgs universitet. Än så länge är aluminiumbatterierna knappt hälften så energitäta som litiumjonbatterierna. – Även om batterierna inte kan bli lika energitäta som de som används nu, kan de ändå förmodligen bli billigare och kan därmed erbjuda en lägre kostnad för lagring av solel. Förhoppningsvis kan de på sikt bli ett komplement och se till att litiumjonbatterierna kan användas bara där de behövs bäst, till exempel för mobila tillämpningar, säger Niklas Lindahl. Nu fortsätter arbetet med att hitta en ännu bättre elektrolyt, eftersom den nuvarande innehåller klor. – Även om det återstår arbete med både elektrolyten och en bättre mekanism för uppladdning, är aluminium i grunden en betydligt bättre laddningsbärare än litium, säger Niklas Lindahl. Stanley Whittingham oodenough och hans kollegor har till exempel utvecklat en ny sammansättning av ämnet i katoden. De har lyckats minska mängden kobolt och istället öka mängden nickel, vilket har minskat kostnaden, ökat lagringskapaciteten och förlängt tiden mellan laddningarna. Nu ska metoden verifieras i större skala. Även alkalimetallen litium är en bristvara och den förväntas bli ännu dyrare på grund av den ständigt ökande efterfrågan. Forskare vid Chalmers universitet och National Institute of Chemistry i Slovenien har därför tagit fram ett nytt aluminiumbatteri där de två batteripolerna – anod och katod – består av aluminium respektive ett material som är uppbyggt av en kolbaserad molekyl. Till dessa batterier finns det gott om råvara och både kostnaden för produktionen och miljöpåverkan kan minska. – I vårt nya koncept har grafiten ersatts med ett organiskt katodmaterial. Den organiska molekylen i katodmaterialet tar emot laddningbärare från elektrolyten – den lösning i vilken joner kan flyttas mellan polerna. Tack vare att det 66 När det gäller lagring av el från solceller har litiumjonbatteriet betytt mycket för kapaciteten, men på grund av tidigare nämnda problem i form av tillgång, miljöbelastning och bristande arbetsförhållanden skulle vi i framtiden, och för en expansion på området, behöva billigare, mer miljövänliga batterier som kan återvinnas lätt och effektivt – likt det forskarna vid Chalmers håller på att utveckla. – Det måste finnas en bra processkedja för detta. Det finns det för gamla batterier, som blysyrabatterier och alkaliska batterier, men inte för moderna litiumjonbatterier. Samtidigt ska de ha hög energitäthet, hög effekthantering och en lång livslängd, säger Daniel Månsson, universitetslektor vid avdelningen för elektroteknisk teori och konstruktion på KTH. Han berättar att man bland annat tittar efter ämnen som är vanligt förekommande i jordskorpan eller som lätt kan brytas ner och/eller återvinnas. – En hel del av forskningen tittar på natriumsvavel-batterier som en lösning till stationär lagring men de kommer inte passa för mer mobila applikationer såsom elektronik eller elbilar. Även det som kallas flödesbatterier är intressant, säger Daniel Månsson. Flödesbatteri är en typ av elektrokemisk cell där elektrolyten innehåller energin. Det mesta av elektrolyten befinner sig i tankar utanför cellen. Genom att driva redox-reaktionen åt andra hållet, är det möjligt att på nytt lagra energi i elektrolyten. Frågan om energilagring med hjälp av batterier ska öka i världen hänger också ihop med andra faktorer, menar Månsson, som mängden elbilar, elpriset (till exempel frågan om effekttariffer) och penetration av förnybar energiproduktion såsom vindkraft och solceller på alla nivåer i kraftnätet, från storskaliga anläggningar till småkunders hem. – Även mängden tjänster som elkunderna vill ha/kan övertalas att ha kommer påverka det. Sedan finns det ju såklart politiska incitament och stöd för batterilagring med till exempel solceller i hemmen, säger Daniel Månsson. FOTO ALEXANDER MAHMOUD