Vill du inte ha batterier gjorda av stenar? Är vi inne på en ny revolution inom området laddningsbara batterier? Om allt detta idag.
Över hela världen har det länge pågått ett kapplöpning för att uppnå maximal effektivitet hos den så kallade gröna energin. Förnybara energikällor som inte släpper ut växthusgaser i atmosfären är framtiden för vår civilisation, vilket ingen tvivlar på. Detta är inte längre bara en dröm, utan dagens behov. Forskare slår larm mer och mer och uppmanar oss att spara elektricitet och försöka använda elektriska apparater så effektivt som möjligt.
Också intressant: Recension Motorola Edge 40: samma "topp för pengarna"
Litiumjonbatterier är inte längre så effektiva
De flesta enheter körs på batterier eller batterier, från gamla Walkman-spelare till de senaste smartphones eller elbilar, baserade på litiumjonteknik (Li-ion). De har använts i många år i de flesta elektriska apparater och tekniska apparater, även om de inte är särskilt energieffektiva och hållbara. Dessutom blir bortskaffandet av dem med tiden ett verkligt problem för vår miljös ekologiska situation.
Litiumjonbatterier placeras nästan överallt, eftersom de är billiga och har hög prestanda. Eftersom kostnaden för dessa batterier har sjunkit avsevärt under det senaste decenniet, håller de på att bli det mest lönsamma alternativet för långvarig användning, helt enkelt på grund av deras stora överflöd. Idag har dessa batterier uppnått låg kostnad och ökad energitäthet, inte genom tekniska genombrott, utan genom enkel och ihållande teknisk optimering av tillverkningsmetoder, verktyg och effektivitet.
Men med utvecklingen av nya metoder och tekniker för elproduktion ökar efterfrågan på effektiva metoder för dess lagring. I liten skala är det inga problem med detta – lösningen är olika typer av batterier och ackumulatorer, som är en lika självklar del av verkligheten som själva elektriciteten.
De är vana för att driva telefoner, olika typer av belysning, de behövdes en gång för att använda ficklampor eller musikspelare, även om alla dessa nu finns i våra smartphones. Men hur lagrar man den energi som behövs för att driva ett helt hushåll? Det visar sig att batterier kan komma väl till pass även i det här fallet. Vi pratar förstås inte om batterier av den typ av populära "fingrar" som finns i butik, utan om helt nya enheter, som är spännande ingenjörsprestationer i sig.
Det har länge pågått forskning för att utveckla nya batterier som kan konkurrera med litiumjonbatterier när det gäller prestanda, kostnad och hållbarhet.
Många av dessa nya tekniker är inte helt nya. I huvudsak fungerar de på samma sätt som litiumjonbatterier, men med olika material. Här är några av de mest intressanta exemplen på teknologier som snart kan revolutionera området för energilagring.
Läs också: 7 coolaste användningarna av ChatGPT
Solid-state batterier
Denna typ av batteri, till skillnad från andra, använder inte flytande eller gelelektrolyter, utan fasta former. Sådana elektrolyter är vanligtvis i form av keramik, glas, polymerer eller sulfiter. Solid-state-batterier är mer effektiva eftersom de ger mer energi för samma dimensioner som deras motsvarigheter med litiumjon. De har stor potential, särskilt när det gäller att driva elfordon.
Ett solid-state-batteri har potential att lösa de flesta av problemen som anges ovan med dagens litiumjonbatterier. Ett solid-state-glasbatteri kan ha tre gånger energitätheten genom att använda en alkalimetallanod (litium, natrium eller kalium), vilket ökar katodens energitäthet och ger en lång livslängd. En fast elektrolyt anses vara icke brandfarlig eller åtminstone resistent mot självantändning. Den icke brandfarliga naturen hos solid state-batterier minskar också risken för överhettning, vilket gör att cellerna kan packas tätare, vilket ökar designflexibiliteten och bulkdensiteten.
Stora förhoppningar på dessa batterier är relaterade till att de kan hålla mycket längre. Och detta är ett stort plus i dagens värld.
Fast-state-batterier har dock för närvarande en låg nivå av teknisk beredskap och grundforskning pågår fortfarande, vilket skapar osäkerhet och oro angående höga produktionskostnader och skalbarhet. Utmaningen är också att introducera fasta elektrolyter i en process som är kompatibel med modern tillverkningspraxis, som inte bör påverka hållbarheten eller kostnaden för slutprodukten, och dessutom lägga till fördelar som bättre energi och effekttäthet, ökad säkerhet, och högre genomströmning..
Läs också: Jag testade och intervjuade Bings chatbot
Litium-svavelbatterier
Litium-svavel (Li-S)-batterier (inte att förväxla med "litium-svavel" - dessa eviga batterier drivs av ukrainares tvister) började utvecklas och forskas sedan 60-talet av förra seklet som en effektiv enhet för lagra energi med hjälp av reversibla elektrokemiska reaktioner. Trots den snabba utvecklingen och kommersialiseringen av litiumjonbatterier (LIB) har inget genombrott uppnåtts för att lösa de kritiska tekniska utmaningarna som litiumjonbatterier står inför under de kommande decennierna. Därför återvann Li-S-batterier på 2000-talet betydande intresse från utvecklare på grund av deras fördelar - låg kostnad och hög teoretisk specifik energi. Dessa indikatorer är nästan 3 gånger högre än egenskaperna hos nuvarande litiumjonbatterier. Den låga kostnaden och höga halten av svavel (dvs aktivt katodmaterial) gör litium-svavelbatterier mer attraktiva än litiumjonbatterier, med tanke på att de senare använder kritiska material som kobolt och nickel vid katodproduktion.
Och i litium-svavelbatterier kommer katoden, som är en av de två elektroderna i batteriet, att vara gjord av svavel. Detta element är mer balanserat än traditionellt nickel och kobolt. Sådana batterier är effektivare än litiumjonbatterier. Detta kan uppenbarligen leda till en längre räckvidd av de bilar de kommer att användas i. Vi kan säga att den stora fördelen med dessa batterier är att svavel är en billig och utbredd råvara. Samtidigt är tillverkningsprocessen för sådana batterier mycket lik den som används för tillverkning av litiumjonbatterier, vilket innebär att samma enheter och produktionskapacitet kan användas för deras produktion.
En annan fördel med dessa typer av batterier är den mindre mängden energi som krävs för tillverkningen, med nästan 25 %. Alla dessa funktioner kan göra tillverkningen av litium-svavelbatterier mycket lönsam.
Utvecklingen är redan i full gång. Företaget Lyten har nått särskilt betydande framgångar på detta område. Den har redan en hel LytCell EV-batteriplattform. Företaget säger att dess batteri är billigare och säkrare än dagens litiumjonbatterier och kan användas i massproducerade elfordon byggda i USA i mitten av detta decennium.
Också intressant: Google Bard AI: Allt du behöver veta
Järn-luft-batterier
Denna typ av batteri fungerar på grundval av processen för oxidation av järn med hjälp av luft. I omladdningsprocessen omvandlas oxiderade ämnen tillbaka till järn i en process som kallas omvänd oxidation. Järn-luft-batterier förväntas bli utbredda inom en snar framtid, främst för att de tillåter energilagring nästan 25 gånger längre än litiumjonbatterier.
På grund av de mycket stora reserverna av både järn och luft skulle sådana batterier säkert kosta mycket mindre. Enligt uppskattningar kan deras pris vara cirka 10 gånger lägre än befintliga batterier! Tyvärr har sådana batterier en betydande nackdel - på grund av den långsamma järnoxidationshastigheten kan det ta lång tid att ladda dem.
Uppstarten Form Energy, som uppstod på grundval av det berömda Massachusetts Institute of Technology (MIT), utvecklar framgångsrikt järn-luft-batterier. Form Energy-batterier, enligt utvecklarna, är tio gånger billigare än litium, och de använder järn, vilket är rikligt med i världen. Samtidigt kan järn-luft-batterier hålla längre än litiumbatterier och är också säkrare eftersom de inte är brandfarliga.
Den enda nackdelen man ser för tillfället är att dessa batterier är långsamma att ladda, vilket gör dem till ett mindre genomförbart alternativ än litiumbatterier, till exempel för bärbara datorer eller smartphones. Å andra sidan är de en utmärkt lösning för energilagring på nivå med det nationella elnätet, eftersom de kan ge 100 timmars energilagring, mycket längre än litiumbatterier, som kan hålla i upp till sex timmar. På så sätt kan de underlätta integrationen av storskaliga solparker och vindkraftsparker.
Också intressant: Bluesky-fenomenet: vilken typ av tjänst och är det länge?
Batterier med krossad sten
Ett annat intressant exempel på en ny typ av batteri är de som lagrar värme istället för el. Till exempel arbetar det israeliska företaget Brenmiller Energy med att använda alternativa material, som stenar, för att lagra värmeenergi. Sedan 2012 har Brenmiller Energy använt krossad sten först för produktion och sedan för lagring av värmeenergi. Sådana tekniker kan i sin tur användas för olika ändamål, till exempel inom industrin.
Intressant nog är idén om att använda krossad sten för energilagring inte helt ny. NASA, som har många nya teknologier på sin kredit, har testat teknik för lagring av värmeenergi sedan sjuttiotalet av förra seklet. Till skillnad från konventionella använder de batterier som produceras av det israeliska företaget energi för att producera ånga, varmvatten eller varm luft. Brenmiller Energy säger att dess anläggning, kallad Tempo, kommer att kunna lagra upp till 35 MWh energi och producera upp till 14 ton ånga per timme.
Detta är mycket viktigt för Israels ekonomi, där upp till 45 procent av alla energirelaterade utsläpp kommer från den industriella värmesektorn. Detta projekt ska ersätta ångpannor som drivs med traditionella fossila bränslen.
Nya verkligheter kräver nya lösningar. Uppkomsten av nya typer av batterier kommer att bidra till utvecklingen av tekniker inom energibesparingsområdet. Om några år kanske din bärbara dator eller smartphone inte längre behöver laddas varje dag, eftersom den kommer att fungera i en månad, eller kanske till och med ett år, på en laddning. Och samtidigt kommer den nya typen av batteri inte bara att spara energi, utan också bidra till att bevara miljön.
Också intressant: