Batteriforskning ger kraft att ställa om

Batteriforskarna har bråda dagar. När fossila bränslen ersätts med batterier ställs allt högre krav på prestanda och förmåga att lagra energi.  

– Batterier har en avgörande roll när vi ska ställa om till ett hållbart samhälle, menar Kristina Edström, professor i oorganisk kemi vid Uppsala universitet.

Just nu ger forskningsresultaten viktiga svar till de frågor fordonsindustrin ställer. Hur kan batterier lagra kraften så lång tid som möjligt? Var går gränsen för vad ett batteri tål när man snabbladdar det? Kristina Edström blir ofta inbjuden till internationella konferenser för att tala om dylika spörsmål. Men hennes forskargrupp blickar också längre fram.

– Vår roll är att skapa ny kunskap och driva utvecklingen. Fastnar vi då för mycket i dagens problemlösning kan vi inte ligga 5-10 år före företagens egen forskning som vi ska. Vi ska vara relevanta i dag men ha siktet inställt på morgondagens lösningar.

I ett längre perspektiv ser Kristina Edström att batterier kan lagra och distribuera förnybar energi från sol- och vindkraft. Jämfört med dagens stora vattenmagasin kräver batterilagring mindre utrymme. Dessutom är den flyttbar.

– I ett exempel från USA visade det sig att det var billigare att generera energi i en annan stat, då tog man battericontainrarna och körde iväg de dit där det var billigare. Den flexibiliteten har du med få andra tekniker.

Det kommer också att bli viktigt att reglera den kraft som finns. Så kallad Peak Shaving är en metod för att kapa toppen på energibehovet och tillfälligt hämta lagrad kraft när behovet är extra stort.

– Om alla vill laga mat samtidigt blir det en topp på elanvändningen och då kan du kapa den toppen om du går in och hämtar el från ett lager.

Internationellt intresse


Under de senaste åren har Kristina Edströms grupp fått flera större anslag och vunnit internationellt intresse.

– Jag inbillar mig att det beror på att vi lyckats nå ut med vår kunskap och att vi faktiskt kan någonting om det här, säger hon ödmjukt men bestämt.

Bakom framgången ligger många mödosamma timmars grundforskning om hur materialen beter sig och samverkar i batterier. I dag är det litiumbatterier som har bäst egenskaper.

– Den snabba utvecklingen gör att vi jobbar med olika kemier. Det är nästan alltid grafit på den negativa elektroden. Numer med lite inslag av kisel. På den positiva elektroden är det olika blandningar av metalloxider, berättar Kristina Edström.

Genom att variera och testa olika kombinationer av material vill forskarna förbättra litiumbatteriets förmåga att klara upp- och urladdning vid låga temperaturer.

– Vi är lite bortskämda med det gamla blysyrabatteriet som klarar att starta bilen även när det är minus 25 grader ute.

Men det duger inte i framtida bilar, energimängden är för låg. Bly är också en kretsloppsfientlig metall. Litiumbatteriet har också andra fördelar.

– Du kan ladda upp och ur ett blysyrabatteri cirka 500 gånger. Ett litiumbatteri klarar 5 000 gånger och ger mycket mer energi. Efterfrågan och produktionsvolymerna gör att de nu också går ned i pris.

Litiumbatteri med tallkåda


Det litiumbatteri som ska klara att driva fordon behöver vara kompakta och ge hög verkansgrad. Därför krävs ändliga resurser i form av mineraler som ger hög utväxling av energi. Men en av Kristinas forskare, Daniel Brandell, har tagit fram ett litiumbatteri med organiska kemikalier från tallkåda och alfalfagroddar. Materialet kan återanvändas i nya batterier utan att förlora effekt.

– Det här är ett exempel på forskning med hög risk som blickar framåt mot ett hållbart samhälle. Vid sidan av fordonsbatterier kommer det att behövas batterier med andra tillämpningar och ändamål som inte har samma krav på att ge hög energi per volymenhet, säger Kristina Edström.

Personligen drivs hon av resultat.
– Jag är en tävlingsmänniska och vill presentera material som är bättre än någon annans. Eller förstå någonting som ingen annan har förstått.

Inspirationen hittar hon när hon stickar mössor och vantar till sin familj, på jobbet får hon energi av sina unga medarbetare.

– Det är vansinnigt roligt att jobba med unga människor. Se dem växa som människor och bli mogna och kloka. Sen dem försvara sina resultat i en internationell miljö. Det är så häftigt att se den utvecklingen, det håller mig ung.

När frågan om resurser till forskning kommer på tal får Kristina Edström skärpa i rösten.

– Jag känner mig som en jonglör med tusen bollar i luften att hålla reda på! Vi behöver mer basresurser! Om man jämför Sverige med de länder som nu anses vara bra som Storbritannien och Holland så har vi ungefär 50 procent basresurser. De ligger på 70-80 procent. Det där vet ministrarna.