Hur ska framtidens batterihopp solid state återvinnas?

2021-09-29 06:00  

Batterier med elektrolyt i fast fas, så kallad solid state, är glödheta i fordonsindustrin. Men det saknas återvinningsmetod. Forskare: Nyckeln är en tillräckligt hög andel värdefulla metaller.

Just nu pågår intensiv forskning och utveckling för att utveckla kommersiella litiummetallbatterier med elektrolyt i fast fas. Toyota, Volkswagen, Ford, BMW, Daimler och Hyundai har alla meddelat satsningar på tekniken.

Men intresset för att utveckla återvinningsmetoder tycks betydligt mer begränsat. I princip ingen forskning pågår på området.

Läs mer: De tar upp kampen om solid state-batterier – ger hopp om högre energitäthet

Martina Petranikova, docent på Chalmers, har nyligen skrivit en sammanställning över utmaningarna med att återvinna litiummetallbatterier med fasta elektrolyter. Hon har noterat flera tekniska svårigheter. Till exempel kommer ytterligare reningssteg att krävas på grund av olika metaller i keramiska elektrolyter.

– Och ju mer du måste rena, desto dyrare blir det, säger hon.

Litiummetallbatteri.

De flesta tekniska utmaningarna menar hon borde gå att lösa. Den återvinningsmetod som Chalmers har utvecklat för Northvolts litiumjonbatterier skulle till exempel gå att anpassa så att den fungerar för litiummetallbatterier med solid state.

Den allra mest kritiska frågan, enligt Martina Petranikova, blir den låga koncentrationen av värdefulla metaller i battericellerna.

– Batteritillverkarna måste redan nu fokusera på återvinning av solid state-batterier. För att skapa en drivkraft för återvinning måste koncentrationen av värdefulla metaller vara tillräckligt högt i batterierna för att göra återvinningsprocessen lönsam, säger hon.

Läs mer: Flygande eltaxi ska gå mellan flygplatsen och Northvolt-fabriken

Det är ett budskap som säkert går emot batteritillverkarnas strävan att minska mängden dyra metaller i cellerna för att hålla nere priserna. Men Martina Petranikova menar att det är nödvändigt för att åstadkomma en cirkulär ekonomi.

– Batterier är väldigt speciella, vi måste återvinna dem. Om vi håller värdefulla metaller på en förnuftig nivå kan vi skapa en cirkulär ekonomi och sluttillverkarna blir glada. Det är en parameter som batteritillverkare borde ta hänsyn till, säger hon.

Litiummetallbatterier med solid state

Metalliskt litium är extremt attraktivt som anodmaterial. Laddkapaciteten i materialet är ungefär tio gånger högre än i grafit, som används som anodmaterial i litiumjonbatterier.

Problemet är att metalliskt litium är mycket reaktivt. Det har därför varit svårt att undvika nedbrytning av elektrolyten och dendritbildning, små taggiga utväxter, på anoden.

Med en elektrolyt i fast fas, så kallad solid state, kan dessa problem begränsas. Antingen används en polymer eller en keram.

Som katod brukar olika alternativ från litiumjonbatteriet användas, till exempel NMC (nickel, mangan och kobolt) eller LPF (litiumjärnfosfat).

Linda Nohrstedt

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

  Kommentarer

Debatt