Ny teknologi kan give din smartphone otte gange længere batteritid

Det nye batteri bliver både billigere og skal kun lades en gang om ugen, men der går nok en del år, før det kommer på markedet, forklarer forsker.

For første gang nogensinde er det lykkedes forskere at skabe et velfungerende batteri med grundstoffet fluor i stedet for det forurenende grundstof litium, der sidder i de fleste smartphones, laptops og elbiler i dag.

Du skal lige til at tage et billede af den sødeste kat, du nogensinde har set - og så dør din telefon.

De fleste har nok prøvet noget lignende, men en ny opfindelse fra et hold af forskere på Caltech, NASAs Jet Propulsion Laboratory og Honda kan betyde, at du i fremtiden kan nøjes med at oplade din smartphone én gang om ugen.

Helt ligesom de gode gamle Nokia-telefoner.

I fredags beskrev forskergruppen i tidsskriftet Science, hvordan det er lykkedes dem at lave et batteri, der kører på ioner af grundstoffet fluor i stedet for litium. Et såkaldt fluorid-batteri.

Ikke nok med at batteriet kan holde strøm otte gange så lang tid, som de litiumbatterier, der sidder i vores telefoner - i hvert i fald i teorien - så er det også langt billigere at producere.

Og ifølge professor på DTU Energi, Niels J. Bjerrum, er resultatet meget spændende, men der er stadig langt til, vi har et færdigt batteri, understreger han.

- Det er spændende, at der sker noget. Batterierne er det svage led i den grønne udvikling der sker, når alting skal køre på elektricitet. Vi må se, hvad det udvikler sig til, siger han.

Virkede kun ved 150 graders varme

Fluorid-batterier har længe været et koncept, der har interesseret forskerne. Indtil nu er det dog ikke lykkedes nogen at bygge et af slagsen, der fungerer ved “normale” temperaturer, forklarer Dorthe Bomholdt Ravnsbæk, der forsker i batterier på SDU.

- Flaskehalsen for at bygge et fluorid batteri, har været at lave en elektrolyt, der fungerer ved stuetemperatur. Tidligere har forskerne kun fået den kemiske reaktion, der skal drive batteriet, til at ske ved 150 graders varme, siger hun.

Hun roser forskerne for at have løst et af de største problemer på vejen mod en ny generation af batterier, der kan afløse litium-ion-batteriet.

Stigende efterspørgsel på litium- og koboltfrie batterier

Grunden til at forskere over hele verden i disse år eksperimenterer med nye batteri-teknologier skyldes, at litium-ion-batterier, som bruges i både telefoner og elbiler er både dyre og skadelige for miljøet. De indeholder nemlig metallerne litium og kobolt, der sviner utrolig meget, når de udvindes.

Derfor har Tesla en mission om at blive helt koboltfri i løbet af få år. Smartphone-producenter som Apple og Samsung prøver også at skære ned på kobolt i deres batterier, da forsyningen af kobolt er ustabil, fordi mere end 60 procent af verdens kobolt, kommer fra det uroplagede land DR Congo.

Fordelen ved fluorid-batterier er, at man kan lave dem helt uden litium og kobolt, forklarer Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.

- Man kunne forestille sig, at forskerne erstatter litium med et andet billigere materiale - eksempelvis natrium, som vi har masser af overalt på jorden, siger hun.

Kun stabilt i 125 dage

På trods af de rosende ord til fluorid-batteriet, understreger Dorthe Bomholdt Ravnsbæk, at den nye teknologi stadig har en række udfordringer, der skal løses, før det kan masseproduceres og havne i smartphones og biler verden over.

- Der er lang vej endnu. De har demonstreret et batteri, som de kun har opladt og afladt ti gange. Og de har vist, at det er stabilt i omkring 125 dage, og så er der altså langt op til den levetid litium-batterier har, siger hun.

Niels J. Bjerrum tror heller ikke, at batteriet er så effektivt, som forskerne får det til at se ud som.

- De sammenligner det nye batteri med et kommercielt litium-batteri. Deres sammenligningsgrundlag er dog, hvor godt fluor-batteriet teoretisk set kan blive, men de burde sammenligne med, hvor godt et litium-batteri teoretisk set kan blive, forklarer han.

Stor udfordring står tilbage

Uanset om forskerne pynter lidt på deres resultater eller ej, så skal der stadig løses mindst én stor udfordring, før fluorid-batteriet kan komme på markedet. Det understreger Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.

- Princippet bag et fluorid-batteri er lidt anderledes end et litium-ion-batteri. Man kalder også typen for konverterings-batterier. I denne type kan de kemiske reaktioner, der får batteriet til at fungere, desværre også medføre en række sidereaktioner, der langsomt forringer elektroderne, forklarer hun.

I batteriet sidder en kobber-elektrode, som der gør i mange batterier, men strukturen i kobberet ændrer sig, når det reagerer med fluorid-blandingen.

- Når du aflader batteriet, løsrives fluor-ioner fra kobberet, og når batteriet genoplades, strømmer ionerne tilbage og reagerer med kobberet igen. Men hver gang batteriet af- og oplades, kan der for eksempel ske en omstrukturering af partiklerne i kobberet, så nogle af partiklerne klumper sig sammen og ikke længere vil reagere så villigt fluor-ionerne, siger hun.

Hvordan man kan forhindre at kobberet klumper sig sammen, er man ikke helt sikker på, forklarer batteri-forskeren.

- Fænomenet kalder vi partikelvækst - og det er altså den vækst, forskerne skal forhindre, hvis de vil have det nye batteri til at slå litium-ion af pinden, siger hun.

Litium er et miljøsvin

Selvom kobolt er den værste miljøsynder i vores smartphone og bilbatterier, er litium lige i hælene på det, hvad angår klimabelastning.

I Argentina, Bolivia og Chile findes over halvdelen af klodens litium - og når det skal udvindes på de store saltsletter, kræver det enorme mængder af vand, det skriver Wired Magazine.

Der går omkring 2 millioner liter vand til et ton litium, og i Chili i Atacama-ørkenen står litium-produktionen for 65 procent af hele regionens vandforbrug. Det går ud over lokale llama-avlere og quinoa-dyrkere, som må have vand kørt ind udefra.

I Tibet er den også gal. Giftige kemikalier fra litium-minen Ganzizhou Rongda er hele tre gange i løbet af de sidste syv år, trængt ind i den lokale vandforsyning. Det har dræbt tusindvis af fisk i floderne - og døde køer og yakokser er blevet set flydende i floden.

Andre batterier overhaler måske indenom

Der er altså mange gode argumenter for, at vi opfinder en ny type batterier, der har et mindre aftryk på miljøet. Ifølge Dorthe Bomholdt Ravnsbæk er det ikke sikkert, at det nye fluorid-batteri, vinder den kampen om at tage over efter litium-ion.

Hun mener, at et par andre batteri-teknologier står klar til at tage over før fluorid kommer på markedet.

- Fluorid-teknologien er endnu ikke klar til den næste generation af batterier. Og heller ikke den derefter. Men ude i tredje generation kunne det være et godt bud, siger hun.

I stedet peger hun på natrium-ion-batterier som den generation, der umiddelbart er mest klar til tage over.

- Natrium-ion-batterier kan man allerede købe. De kommer måske ikke til at sidde i mobiltelefoner, men vi kommer til at se dem i større skala som batterier til stationær opladning - lidt ligesom Teslas “Powerwall” til at lagre solenergi hjemme i huset, siger hun.

- Og så får vi nok også de første faststof - eller solid state-batterier - at se. Det bliver nok litium-ion i første omgang, men det bliver spændende at se, siger hun.

Facebook
Twitter