Politiska beslut, förbättrad teknik, minskade kostnader och miljömedvetenhet har lett till en extremt snabb utveckling av batterier under den senaste tioårsperioden. Guozhu Ye, senior forskare på forskningsinstitutet Swerim berättar om vad som drivit på förändringen och hur framtiden för batterier ser ut.
– För tio-femton år sedan var jag på invigningen av en av världens första återvinningssmältverk för Li-jonbatterier i Hoboken i Belgien, det var i samma veva som jag började arbeta med batterier. Då var återvinningen väldigt begränsad och Li-jon-batterier sex, sju gånger dyrare än dagens, säger Guosho Ye.
Parisavtalet och de höga EU-kraven på att minska koldioxidutsläppen har drivit på utvecklingen
Han arbetar med batteriåtervinning på Swerim, ett metallforskningsinstitut som på sikt vill göra industrin fossilfri och cirkulär. Guosho Ye har på nära håll följt utvecklingen inom batterier från snabb och ibland ganska miljöfarlig förbrukningsvara till betydligt mer hållbar energikälla. En stor anledning till det är politiska beslut.
– Mycket har hänt sedan den invigningen. Parisavtalet och de höga EU-kraven på att minska koldioxidutsläppen har drivit på utvecklingen. Ska vi kunna minska utsläppen med 80 procent till 2050, jämfört med nivån 1990, så behöver alla sektorer bidra. Det finns ingen annan väg.
Ökad utvecklingstakt
Ökade politiska krav och en allmänt förhöjd miljömedvetenhet har tveklöst gjort att batterier, något tillspetsat, nästan har utvecklats mer på de senaste tio åren än de föregående hundra. Batterier och elmotorer har funnits i över hundra år, men det är egentligen först under den senaste tioårsperioden som de till exempel fått ett större genomslag inom energilagring för fordon. Energitätheten, det vill säga hur stort energiinnehåll som finns per viktenhet, ökar ständigt.
Utöver miljö- och klimatskäl har det också gått att se kraftigt minskade kostnader i produktionen, mycket tack vare att man kunnat ersätta den dyra kobolt med mycket billigare och mer lättillgängliga metaller som nickel och mangan.
Batteriet för upp till 50 procent av kostnaden. Kan man sänka den är mycket vunnet
En battericell består bland annat av en positiv elektrod, kallad katod, och en negativ, kallad anod. Den förra innehåller kobolt, som egentligen bara finns i ett väldigt begränsat område i och kring Kongo Kinshasa.
– De senaste tio åren har man haft en enorm framgång när det gäller materialutveckling, framför allt ersättning av kobolt i stor utsträckning. I katoderna, som står för nära 50 procent av batterikostnaden, har man fått ned kostnaderna för tillverkningen. Tar man en elbil som exempel så står batteriet för upp till 50 procent av kostnaden. Kan man sänka den är mycket vunnet.
Snabb materialutveckling
Ett annat område där det bedrivs mycket, och viktig, forskning är batterisäkerhet, inte minst kring elbilarnas batterier. Batteriernas elektrolyter är än så länge i vätskeform, vilket gör att den kan förångas vid för höga temperaturer och utvecklas till en brandfarlig gas.
Materialutvecklingen går allt snabbare, samtidigt som återvinningen blir alltmer effektiv
– Vid till exempel en krock kan det samtidigt frigöras syre, vilket gör att det lätt kan utvecklas bränder. Det görs mycket forskning och utveckling kring detta och man arbetar för att ta fram elektrolyter i fast form.
Även om stora förändringar skett på bara något decennium tror Guozhu Ye att det finns utrymme för fler innovativa lösningar. Vi är än så länge bara i batteriutvecklingens början.
– Materialutvecklingen går allt snabbare, samtidigt som återvinningen blir alltmer effektiv. Det kommer att behövas. Om vi snart bara har elbilar så kommer vi behöva utnyttja material som kobolt och litium maximalt.
Ladda ner vårt white paper
Att säkra sin effekt
Litiumjon-batterier
Litium-jon-batterier är uppladdningsbara och har olika litiumföreningar som elektrodmaterial. Batterierna har olika egenskaper beroende på hur de är konstruerade och vilket elektrodmaterial som används. Några exempel på olika slags katodmaterial i litiumjon-batterier är litium/mangandioxid/kobolt, litium/järnfosfat och litium/koboloxidoxid. Olika fordonstillverkare använder olika typer av litiumjon-batterier för driften.
Litium-jon-batterier är uppladdningsbara och har olika litiumföreningar som elektrodmaterial. Batterierna har olika egenskaper beroende på hur de är konstruerade och vilket elektrodmaterial som används. Några exempel på olika slags katodmaterial i litiumjon-batterier är litium/mangandioxid/kobolt, litium/järnfosfat och litium/koboloxidoxid. Olika fordonstillverkare använder olika typer av litiumjon-batterier för driften.
Läs mer om ny batteriteknik:
Boliden och Vattenfall testar smart batterilager i Landskrona
