Stort kliv: Batteriet blir del av bärande konstruktion

2021-03-22 14:04  
Leif Asp, professor i material- och beräkningsmekanik på Chalmers Foto: Johan Bodell

Ett batteri som både fungerar som energilager och bilens chassi. Det är en av förhoppningarna med strukturella batterier. Chalmersforskarnas nya version är tio gånger bättre än föregångarna.

Strukturella batterier öppnar dörren för vikteffektiv energilagring eftersom batteriet blir en del av den bärande konstruktionen. Enligt Leif Asp, professor i material- och beräkningsmekanik på Chalmers, är kommersiella tillämpningar snart inom räckhåll.

– Både bilar och flygplan brottas med certifieringsproblem, men tillämpningar i exempelvis bärbara datorer eller mobiltelefoner bedömer jag bara ligger några år bort, men det krävs industripartners för att nå dit, säger Leif Asp till Ny Teknik.

Läs mer: Sverige rikt på eftertraktad kobolt

Det första försöket att göra ett strukturellt batteri gjordes i USA 2007, men det har hittills visat sig svårt att tillverka batterier med både goda elektriska och mekaniska egenskaper. Nu har dock Chalmers tillsammans med KTH tagit fram ett strukturellt batteri som kombinerar dessa egenskaper.

Prestandan är tio gånger högre

– Den multifunktionella prestandan är tio gånger högre än hos andra strukturella batterier, och det överstiger vida något som tidigare har tillverkats, vad gäller elektrisk energilagring, styvhet och hållfasthet, säger Leif Asp.

Läs mer: Så kan kolfiberkarossen fungera som ett batteri

Batteriet har en energitäthet på 24 Wh/kg, vilket innebär ungefär 20 procents kapacitet jämfört med jämförbara litiumjonbatterier på marknaden idag. Men eftersom vikten på produkterna kan reduceras kraftigt så kommer inte heller lika mycket energi att krävas för att driva till exempel en elbil.

Med lägre energitäthet ökar också säkerheten, och med en styvhet på 25 GPa så kan det strukturella batteriet mäta sig med flera andra konstruktionsmaterial.

Läs mer: Svenska eftertraktade batterimetaller kvar under jord

Det strukturella batteriet använder kolfiber som negativ elektrod. Som motelektrod används en litiumjärnfosfatbelagd aluminiumfolie.

Kolfibern agerar värd för litiumet och lagrar på så sätt energin. Eftersom kolfibern även leder elektronerna minskar behovet av strömtilledare av till exempel koppar eller silver, vilket reducerar vikten ytterligare. 

– För att inte konstruktionen ska bli elektriskt ledande så behöver man isolera cellerna med hjälp av en glasfiberväv i epoxiplast, och detta har vi nu sökt pengar för att fortsätta utveckla, säger Leif Asp.

Läs mer: Analys för 2050: ”Jag ser inte att elbristen blir ett stort problem”

Framöver ska forskarna ytterligare ska öka det strukturella batteriets prestanda – den här gången i ett projekt som finansieras av Rymdstyrelsen. Aluminiumfolien kommer att ersättas med en kolfiber som lastbärarande material i den positiva elektroden, vilket kommer att ge både ökad styvhet och energitäthet.

Anders Frick

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