Kan nya batteritekniken verkligen ladda en Iphone på 10 sekunder?

2021-05-20 06:00  

Forskare i Australien säger sig ha tagit fram batterier som kan laddas upp till 60 gånger snabbare än vanliga litiumjonbatterier. Men en svensk batteriprofessor är skeptisk till de påstådda resultaten.

Batteriteknik är superhett och minsta framsteg lyfts ofta fram som en revolution – något som bland annat Harvard University nyligen fick kritik för när universitetet presenterade några batteritekniska framsteg. Kritiker menade att framstegen som Harvard presenterade helt enkelt var överdrifter.

”Batteriet testades enbart under högt tryck /../ att hylla det som ett stort genombrott är oetiskt”, skrev till exempel energiexperten Michael Liebreich på Twitter:

Även i Australien görs det hajpade framsteg på forskningsfronten, något som bland annat en krönikör på tidningen Forbes berättade om i veckan.

Med hjälp av nanoteknik sätts aluminiumatomer in i små perforeringar i grafenskivor, vilket forskarna menar ger så hög prestanda att den överträffar alla tidigare aluminiumjonbatterier.

Det är i alla fall vad forskare från Australian Institute for Bioengineering and Nanotechnology vid The University of Queensland påstår. Resultatet presenterades i den vetenskapliga tidningen Advanced Functional Materials, och produktionen ska skötas av bolaget Graphene Manufacturing Group i Brisbane, Australien.

Grafen hjälper till att öka energilagringskapaciteten

Grafen möjliggör att den stora jonen tetrakloraluminat (AlCl4-) ”får plats” på ett bättre sätt i elektroden, vilket gör att energilagringskapaciteten ökar. Genom att justera grafendesignen kan man optimera strukturen för just denna typ av aluminiumjonbatterier.

Läs mer: ”Dubbel-elektrolyt” ska ge batterier bättre prestanda

Patrik Johansson på Chalmers är en av Sveriges främsta batteriforskare och jobbar själv med både grafen och aluminiumbatterier. Han är minst sagt tveksam till resultatet från Australien och menar att forskarna sannolikt använder mycket elektrolyt – alltså materialet i batterier som leder joner men inte elektroner.

Mycket elektrolyt innebär låg energidensitet i battericellen, vilket i labbmiljö inte har någon större betydelse annat än vid beräkningar men är till stor nackdel vid praktisk användning i samhället. 

Patrik Johansson.

Han påpekar även att forskarna från Australien själva kommenterar och skriver om cellen som en kondensator snarare än som ett batteri. Medan batterier lagrar energi i kemisk form använder kondensatorer elektriska fält, vilket innebär avsevärt lägre energiinnehåll.

Energitätheten för det aktuella batteriet har forskarna uppmätt till 150-160 Wh/kg och effekttätheten 7000 W/kg – siffror som vore enormt imponerande om de stämmer.

– Är det ens ett batteri som de har tagit fram? De visar ingenting om mekanismen och jag tror att de har mer av en superkondensator än ett batteri. Dessutom har de problem med stabiliteten i sin elektrolyt och pläterar säkert aldrig aluminium på anoden. Utöver det så tappar de energi i varje cykel och förmodligen även material på något sätt, säger Patrik Johansson till Ny Teknik.

Läs mer: Vad blir framtidens batteriteknik? Här är fyra alternativ

Dessutom påpekar han att den kraftigt förkortade påstådda uppladdningstiden, omkring 60 gånger snabbare än dagens batterier, borde få många att fundera på värmeutveckling och hur lite energi som då blir möjligt att flytta.

Påstås hålla tre gånger längre än vanliga batterier

Forskarna i Australien påstår även att de nya batterierna ska vara säkrare än vanliga batterier genom att de inte kan orsaka spontan överhettning. Forskarna hävdar att deras knappcellsbatterier med grafen och aluminiumjoner håller tre gånger längre än vanliga litiumjonvarianter.

Läs mer: Här plockas batterierna isär

– Värmeutveckling och livslängder från en knappcellsstudie? Det är faktiskt helt oseriöst. I dag ser vi att typ 99 procent av de batterinyheter som dyker upp på det här sättet är oseriösa. Både grafen som batterimaterial och aluminiumbatterier är dock i sig intressanta områden där mycket händer just nu och det kan vara svårt att veta vad som är seriöst, säger Patrik Johansson. 

Listades nyligen på börsen

Graphene Manufacturing Group är bolaget som ska ta forskningsresultaten från labbmiljö till massproduktion genom ett licensavtal med University of Queenslands kommersialiseringsbolag Uniquest. Grafenbolaget omsatte senaste kvartalet dock bara motsvarande 750 000 kronor men listades nyligen på börsen TSX Venture Exchange i Kanada.

Läs mer: ”Grafen blir en nyckel till nästa generations batterier”

Trots forskarskepsisen mot just detta projekt är grafen i batterier dock generellt sett en bra idé. Det menar inte bara Patrik Johansson utan även Mamoun Taher, grundare och vd för materialteknikbolaget Graphmatech – ett spinofföretag från Uppsala universitet där han även arbetar som forskare.

– Grafen är relativt elektrokemiskt stabilt, bidrar med möjligheter till hög elektrodarea vilket ger högre kapacitet, leder ström bra och är mekaniskt stabiliserande. Dessutom kan det tillverkas av flera olika kolkällor såsom grafit, biomaterial med mera. Det är också möjligt att optimera strukturen och kemin hos grafenen, vilket vi själva har gjort med vårt material Aros Grafen, för att det enklare ska kunna blandas med andra material såsom metaller, polymerer, batterimaterial och liknande, säger Mamoun Taher till Ny Teknik.

Hur svårt är det att tillverka den australiensiska typen av batterier i massproduktion? 

– Konceptet verkar skalbart, men vid uppskalning behövs mycket kvalitetssäkring för att säkerställa kvaliteten i form av batteriets livstid, kapacitet och liknande, så det återstår säkert mycket jobb. I slutändan är också priset för den processen viktig vid en eventuell marknadsintroduktion, säger Mamoun Taher.

Läs mer: Uppsalaforskaren kan ha löst grafenproblem

Samtidigt krävs det tålamod för framgångsrik batteriutveckling. Litiumjonbatterier uppfanns och utvecklades på 70- och 80-talen, men kan fortfarande sägas vara i utvecklingsfas. Aluminiumbatterier har stora fördelar genom att de inte innehåller problematiska eller kritiska råvaror.

– Just nu utvecklas en mängd olika koncept, de flesta siktar på fordonsbatterimarknaden då den är så enorm. Det kommer även att finnas andra tillämpningar med egna, specifika krav, där vissa batteritekniker även kan hitta sin nisch utanför fordonsindustrin. Mångfalden av olika koncept är en stor fördel framöver, då vissa material kan undvikas och vissa specifika krav lättare kan uppfyllas, säger Mamoun Taher.

Anders Frick

Mer om: Batterier Grafen

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