Forskere fra Monash University i Australien har videreudviklet et batteri, som nu sprænger rammerne for, hvad man kan forvente af opladningskapacitet.
Det nye batteri kan ifølge forskerne holde en telefon opladet i 5 dage eller få en elbil til at køre 1.000 kilometer på en 'tank' (til sammenligning kan en ny Tesla kun køre omkring halvdelen i dag).
Faktisk er forskerne så langt fremme i deres udvikling af batteriet, at de allerede har patenteret det og nu står på tærsklen til at gøre en kommerciel succes ud af det.
Allerede i år vil forskerne teste batteriet i biler og i det australske elnetværk. Batterierne er såkaldte litium-svovl-batterier, som forskere på området forventer sig meget af i fremtiden.
»Hvis litium-svovl-batterierne succesfuldt kan fremstilles og implementeres i biler og elektriske netværk, kan de overtage en signifikant del af det estimerede 213 milliarder dollar (australske dollar, hvilket modsvarer 980 milliarder danske kroner, red.) store marked for australsk litium,« fortæller en af forskerne bag opfindelsen af batteriet, professor Mainak Majumder fra Monash University, i en pressemeddelelse, som universitet har sendt ud.
Mainak Majumder mener, at det vil revolutionere det australske bilmarked og give alle australiere renere og mere pålidelig energi.
Batteriet er for nylig blevet præsenteret i et studie i det videnskabelige tidsskrift Science Advances.
\ Stort tema i gang
I en konstruktiv serie undersøger Videnskab.dk, hvordan mennesket kan redde verden, og hvordan vi hver især kan gøre en forskel hjemme fra sofaen.
Som en del af serien giver forskere gode råd, baseret på deres egen forskning.
Du kan få og give gode råd i vores Facebook-gruppe Red Verden.
Dansk forsker er begejstret, men vil se det endelige batteri i funktion
Man skal selvfølgelig altid tage den slags bombastiske udmeldelse med et gran salt, men umiddelbart ser det nye batterimateriale ud til at være spændende.
Sådan lyder vurderingen fra professor Poul Norby fra DTU ENERGY ved Danmarks Tekniske Universitet (DTU), da Videnskab.dk fanger ham på telefonen for en kommentar til de australske forskeres store armbevægelser.
Poul Norby har ikke deltaget i udviklingen af det nye batteri, men han har læst om det, og det fangede alt andet lige hans interesse.
- For det første synes den danske forsker, at det er interessant, at forskerne ser ud til at have løst en specifik problemstilling omkring at få mere svovl ind i batterierne, uden af de decideret revner af det. Det vender vi tilbage til.
- For det andet gør den holdbarhed over tid, som batteriet ser ud til at have, det ligeledes til et spændende bekendtskab.
»Selvfølgelig er den slags artikler pustet lidt op. Jeg er sikker på, at energiindholdet i litium-svovl-batterierne ikke er en faktor fem højere end i konventionelle litium-ion-batterier. Men nu må forskerne ud og demonstrere, hvor gode deres batterier er,« siger Poul Norby.
»Men selvom batterierne kun har to gange højere energiindhold, er det jo stadig meget interessant, og litium-svovl-batterier har længe luret i kulissen som et supplement til de konventionelle litium-ion-batterier,« tilføjer han.
Den danske forsker slår dog også fast, at der efter hans vurdering stadig er flere tekniske hurdler at komme over, før litium-svovl-batterier helt kommer til at kunne erstatte litium-ion-batterier.
LÆS OGSÅ: Hvordan får jeg batterier til at holde længst muligt?
\ Litium-batteriet er en revolution
Litium-batterier har ændret verden markant, for uden dem er det nærmest utænkeligt at tro, at vi i dag havde mobiltelefoner og bærbare computere.
Litium-ion-batterier er både meget lettere og mere kraftfulde end alle deres forgængere, hvilket også gjorde, at batteriet hurtigt fandt vej til alt fra mobiltelefoner og næsehårstrimmere til robotstøvsugere og elbiler.
Litium-ion-batterier har også gjort det muligt at lagre energi fra Solen.
At litium er så effektivt som materiale i batterier skyldes, at litium er enormt velvilligt til at afgive én af sine tre elektroner.
Opdatering af design giver meget bedre batteri
I udviklingen af de nye batterier har forskerne fra Monash University taget udgangspunkt i den allerede eksisterende opbygning af litium-svovl-batterier.
I deres udvikling designede forskerne helt nye svovlkatoder, der er den elektrode, hvorfra strømmen forlader batteriet.
LÆS OGSÅ: Lithium-batteriet har ændret verden: Nu vinder opfinderne Nobelprisen i kemi
Litium-svovl-batterier er som sådan ikke en ny opfindelse, og de har da også været benyttet i blandt andet nogle biler og fly, men desværre er deres levetid meget kort, hvilket har afholdt dem fra at opnå det store kommercielle gennembrud.
Et af problemerne har været, at svovlkatoderne går i stykker over tid, og så dør batteriet hurtigt. Helt specifikt udvider og sammentrækker svovlkatoderne sig med 78 procent over en opladningscyklus, og det mekaniske stress kan batterierne ikke tåle på den lange bane.
Til sammenligning udvider katoderne i litium-ion-batterier sig kun med omkring 10 procent, hvilket gør dem meget mere holdbare over tid.
Bevarer næsten hele ydeevnen efter 200 opladninger
De litium-svovl-batterier, som forskerne fra Australien har udviklet, er dog meget mere stabile end tidligere modeller og kan genoplades 200 gange og stadig bevare 99 procent af deres ydeevne.
Forskerne har simpelt fortalt gjort det, at de har givet svovlkatoderne mere plads at bevæge sig på indeni batterierne, så de kan udvide og sammentrække sig uden problemer.
LÆS OGSÅ: Bliver batterier ikke snart bedre?
Normalt putter man industrielt forskellige materialer ind i batterier, og de materialer binder batteriets forskellige komponenter sammen, så det ikke revner.
I det nye design fjernede forskerne nogle af disse materialer for at give katoderne mere fysisk plads.
Denne nye og løsere struktur skaber kemiske broer mellem forskellige partikler, i stedet for at organisere dem i et tæt netværk der er mindre mobilt.
\ Litium-batteriet førte til Nobelpris
Tre forskere fik i 2019 Nobelprisen i kemi for opfindelsen af litium-batteriet:
- Professor John B. Goodenough fra University of Texas
- Professor M. Stanley Whittingham fra Binghamton University i New York
- Professor Akira Yoshino fra Meijo University I Nagoya, Japan.
Du kan læse mere om Nobelprisen og litium-batterier i artiklen: Litium-batteriet har ændret verden: Nu vinder opfinderne Nobelprisen i kemi 2019.
Billigere og mere miljøvenlige og etiske at producere
Det nye design med svovlkatoder gjorde ifølge forskerne fra Australien, at batterierne kan klare meget højere opladning og samtidig opnå en højere ydeevne.
Dermed kan batterierne forsyne eksempelvis en mobiltelefon eller en bil med strøm i meget længere tid end batterier efter andre designs.
I pressemeddelelsen fortæller en anden af forskerne bag udviklingen af batteriet, lektor Matthew Hill, at den attraktive ydeevne sammen med lavere produktionsomkostninger, rigeligt med materiale at lave batterier af, lavere miljøpåvirkning og lette produktion vil gøre batteriet attraktivt i forhold til forskellige applikationer i den virkelig verden.
Svovl er i den sammenhæng ekstremt billigt, da det findes overalt på Jorden i store mængder.
Derimod benytter traditionelle litiumbatterier sig af nikkel, kobolt eller mangan som katode.
Disse metaller er både sjældne og dyre at hive op af Jorden, og skeler man til den etiske side, hentes en signifikant del af den kobolt, som findes i batterier i dag, op af jorden af børnearbejdere i Den Demokratiske Republik Congo.
»Denne nye fremgangsmåde (til fremstilling af litium-svovl-batterier, red.) favoriserer ikke kun høj ydeevne og lang livscyklus, men er også simpel og ekstremt billig, da den benytter sig af vandbaserede processer. Det kan lede til en signifikant reduktion i miljøskadeligt affald ved batteriproduktion,« siger Matthew Hill.
Vil du læse mere om løsninger på verdens store problemer, kan vi anbefale at deltage i Videnskab.dk's Facebook-gruppe Red Verden, hvor over 4.000 danskere deler ny viden, gode råd og debatterer med hinanden.
LÆS OGSÅ: Nye superlette lithium-luft-batterier kan være et gennembrud
LÆS OGSÅ: Amerikanske forskere med vild metode: Kan oplade et elbilbatteri på 10 minutter
LÆS OGSÅ: Efter TESLA: Danske forskere giver deres bud på fremtidens energilagring
