Jakten på bättre batterier går vidare
Battery 2030+, EU:s stora satsning på batteriforskning, fortsätter. Först var det projekt inom Horizon 2020 som finansierades, nu är det 17 nya projekt runt om i Europa inom ramen för Horizon Europe. Satsningen koordineras från Uppsala universitet under professor Kristina Edströms ledning.
En grupp av projekten är av grundläggande karaktär. Trots att batterier har många år på nacken i många olika tillämpningar vet man inte exakt vad som händer inne i batteriets gränsytor under ur- och uppladdning, och inte heller känner man till alla mekanismer som gör att batteriet åldras och så småningom dör. Batterier är komplex materia och för att förbättra batterierna ytterligare så att de blir effektivare, ännu säkrare, miljövänligare och med längre livslängd, behövs kunskap om batteriet ända ned på atomär och molekylär nivå.
En annan viktig del i strävandet efter bättre batterier är sensorer, vilket flera projekt arbetar med. De behövs för att övervaka temperatur, spänning och andra parametrar som påverkar batteriets prestanda. De placeras som regel inuti, men även utanpå, batteriet. En komplicerande faktor för inbyggda sensorer är att säkerställa att själva sensorn inte påverkar batteriet under drift. Med det löst kan sensorerna också användas för att driva självläkande egenskaper inne i batteriet. Hitintills har det mest handlat om att återupprätta ledningsförmågan för joner och elektrod inne i batteriet. Men nu hämtar forskarna inspiration från de självläkande mekanismer som finns i naturen. Olika polymerer spelar här en nyckelroll. Man är ännu en bit från industrialisering, men på sikt kan det få stor betydelse.
”Uppdrag: att bidra till ett koldioxidneutralt samhälle.”
Med labbet i datorn
Precis som för läkemedels- och materialforskning flyttar den kemiska forskningen allt mer in i den digitala miljön. Att testa tusentals olika kombinationer av ämnen för elektrolyt, anod och katod i labbet, vilket är vad som krävs för att förbättra batterierna ytterligare, är ett tidsödande arbete. Kan man simulera dessa kombinationer i datormiljön, och sedan gå vidare med fullskaliga tester för de mest lovande kandidaterna är mycket vunnet. Produktionsupplägg testas också digitalt. Med så kallade digitala tvillingar kan man testa olika varianter och utveckla de som ser bra ut.
Mineralbrytning och återvinning
Frågorna om mineralutvinning för och återvinning av batterier är nära kopplade. EU-kommissionen vill att vi ska bli geopolitiskt oberoende för strategiska produkter som batterier. Målet är att vi ska ha hela kedjan, från råvaror till produktion och återvinning ”in house”, det vill säga i Europa. Ska detta realiseras måste vi återvinna batterier i betydligt högre utsträckning än idag, men det kommer inte att räcka. Vi kommer också att behöva öppna nya gruvor i Europa, en känslig fråga ur många aspekter.
Enligt det nya EU-direktiv som trädde i kraft förra sommaren skärptes också reglerna för återvinning och insamling av batterier. Nu måste en viss mängd återvunnen kobolt, litium och nickel från tillverknings- och konsumentavfall återanvändas i nya batterier. Flera av forskningsprojekten i Battery 2030+ fokuserar på hur man energisnålt och miljövänligt kan återanvända materialen som ingår i ett batteri. Det handlar om olika metoder som är vattenbaserade, filtrerande, magnetiska eller liknande. Ett åldrat och uttjänt batteri är en ganska geggig affär och det är ännu inte klart hur man ska lyckas kombinera hög återvinning med miljömässigt acceptabla processer. På sikt hägrar direkt återvinning av batterier i ett steg, men där är utmaningarna många.
