Ny forskning visar att litiumsvavelbatterier Àr en stark kandidat till rollen som nÀsta generations energilagringssystem.

Litiumsvavelbatteriet kan lagra tvÄ till tre gÄnger sÄ mycket energi per given vikt jÀmfört mot dagens litiumjonbatteri. Litiumsvavelbatteriet kan anvÀndas vid lÄga temperaturer och svavel Àr dessutom en billig och tillgÀnglig rÄvara.

The Cockrell School of Engineering vid University of Texas hÀvdar att man har tagit ett stort kliv framÄt för att stabilisera en av de mest utmanande aspekterna för litiumsvavelbatterier. Detta innebÀr att batteriet kan fÄ fyra gÄnger sÄ lÄng livslÀngd, och dÀrmed har litiumsvavel kommit mycket nÀrmare en kommersialisering.

Litiumsvavelbatterier testas i flygplan

Litiumjonbatteritekniken har haft en fantastisk utveckling. Kapaciteten har ökat frĂ„n cirka 75 wattimmar per kilo 1990 till 265 wattimmar per kilo (Wh/kg) idag. Detta betyder att den cellspecifika energin på dessa batterier har ökat med ungefĂ€r 233 procent på 25 år. Samtidigt har kostnaden för batterierna sjunkit med cirka 14 procent årligen.

Litiumjonbatteriernas kapacitet är dock begränsad, uppskattningsvis som högst 400 Wh/kg. Det hĂ€r kan jämföras med den faktiska verkningsgraden i jetbränsle som Ă€r pĂ„ cirka 12000 Wh/kg drivmedel. För att uppnå en energidensitet i den klassen behövs ny, ännu inte kommersialiserad, batteriteknik. Det finns flera möjliga alternativ, men litium-svavel- och litium-luftbatterier Ă€r tvĂ„ av de mest intressanta kandidaterna. Den faktiska kapaciteten i de förra skattas till 800-1250 Wh/kg och i de senare till 1750 Wh/kg.

Dagens elflyg, med litium-jonbatteriteknik, möjliggör elflyg med upp till fyra passagerare pÄ en strÀcka pÄ högst 300 km. En tredubbling av dagens batterikapacitet till cirka 800 kilowattimmar med en effektivitet pÄ 80 procent skulle möjliggöra flygningar pÄ upp till ungefÀr 1100 kilometer med ett flygplan med 190 passagerare kanske i mitten av detta sekel.

Företaget Bye Aerospace i Englewood, Colorado har byggt ett flygplan som ska testa just litiumsvavelbatterier. Batterierna kommer frÄn brittiska Oxis Energy och levererar en verkningsgrad pÄ över 500 kilowattimmar. Litiumsvavelbatterier har haft problem med energilÀckage och överhettning. Oxis har löst detta med en keramisk litium-sulfid och en icke-brandfarlig elektrolyt.

Bye Aerospace testflygplan eFlyer 2 drivs av litiumsvavelbatterier. Foto: Bye Aerospace.

En halverad vikt för systemet innebÀr att ett mindre flygplan kan öka sin rÀckvidd med 50 till 100 procent.

– Vi tror att det hĂ€r utgör den första fasen i elektrifieringen av det kommersiella flyget, och att det i förlĂ€ngningen kommer att utgöra grunden för elektrifieringen av flygtaxis, sĂ€ger Oxis Energys vd Huw Hampson Jones i ett uttalande.

⁉ Warp Green Tech drivs av en icke vinstdrivande stiftelse. Vill du stötta vĂ„rt arbete med att sprida faktabaserad optimism och fĂ„ tillgĂ„ng till mer av det vi gör? LĂ€s mer om hur du blir medlem!

Fyra batterier kan ta över tronen frÄn dagens teknik

Dagens litiumjonbatteri Àr pÄ vÀg att bli helt dominerande i elfordon. Batteritypen Àr Àn sÄ lÀnge beroende av konfliktÀmnet kobolt, tillverkare som Tesla och Panasonic ska fasa ut Àmnet ur produktionen, samtidigt som litium endast utvinns pÄ fÄ platser i vÀrlden.

Idag finns fyra batterityper som lovande eftertrÀdare till dagens litiumjonbatteri.

Litiumsvavelbatteri

Litiumsvavelbatterier har en energitÀthet som kan bli tvÄ till tre gÄnger sÄ stor som hos litiumjonbatterierna. RÄvarorna Àr billiga och tekniken har god sÀkerhet och Àr möjlig att anvÀnda vid lÄga temperaturer.

Natriumjonbatteri

Natriumjonbatteriet liknar litium kemiskt, men Àr mycket billigare och mer miljövÀnligt att framstÀlla. Natrium Àr ocksÄ mer vanligt förekommande Àn litium. Natriumjonbatteriet kan driva en cykel. Batteriet har en prestanda som liknar litiumjonbatteri och samtidigt sÀkrare och 30 procent billigare. Denna teknik hÄller för mÄnga laddningar. Nackdelen Àr att de inte har en högre energitÀthet Àn litiumjonbatterierna.

Brittiska Faradion visar upp vÀrldens första fordon som drivs med natriumjonbatterier.

Litiummetallbatteri

Litiummetallbatterier, dÀr anoden bestÄr av en tunn folie av metallisk litium, har en hög teoretisk energidensitet. Det kan röra sig om en energidensitet sÄ mycket som tre gÄnger dagens litiumjonbatteri. Batteritypen har dock problem med utvÀxter som kan leda till kortslutning. DÀrför behövs i dagslÀget speciella elektrolyter som bara fungerar vid högre temperaturer. NÀr batterierna hÄlls varma blir energieffektiviteten sÀmre vilket gör det svÄrt att fÄ ut lika mycket energi som stoppas in.

Litiummetallbatteri finns exempelvis redan i Bluecar, en elbil som tillverkas av Bolloré ihop med Renault och Pininfarina.

Trots utmaningarna finns denna batterityp exempelvis i Bluecar, en elbil som tillverkas av Bolloré ihop med Renault och Pininfarina. Varje Bluecar har ett batteri pÄ 30 kilowatt som hÄlls varmt.

Företaget Solid Energy Systems presenterade tidigare i Är ett litiummetallbatteri som ska rÀcka dubbelt sÄ lÀnge som dagens litiumjonbatteri. Tanken Àr att företagets batterier i första hand ska lanseras för drönare och senare för mobiltelefoner.

Magnesiumbatteri

I magnesiumbatterier Àr energitÀtheten teoretiskt sett dubbelt sÄ stor som hos dagens litiumjonbatteri och magnesium Àr en billig metall som det finns gott om. Idag finns ingen utvecklad teknik fungerar men det forskas pÄ omrÄdet och vissa framsteg görs. Bland annat forskas det pÄ utveckling av elektrolyter för magnesiumbatterier.

Vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT) forskas det pÄ magnesium-batterier. Foto: Laila Tkotz, KIT.

Det finns alltsÄ minst fyra intressanta kandidater som kan lösa mÄnga av de brister som dagens litiumjonbatterier har. Det troliga Àr inte att en av dem kommer att ersÀtta litiumjon helt. Snarare kommer vi att se en vidareutveckling av litiumjon, utvecklingen av denna teknik har ju varit enastÄende Àn sÄ lÀnge, tillsammans med flera kompletterande tekniker som passar specifika ÀndamÄl.

Men det slutgiltiga mÄlet Àr detsamma: att fÄ en hel process frÄn rÄvaror, tillverkning och ÄteranvÀndning som ger ett stort och hÄllbart energiuttag och en miljövÀnlig tillverkning och Ätervinning.

⁉ Warp Green Tech drivs av en icke vinstdrivande stiftelse. Vill du stötta vĂ„rt arbete med att sprida faktabaserad optimism och fĂ„ tillgĂ„ng till mer av det vi gör? LĂ€s mer om hur du blir medlem!