Vil du ikke ha batterier laget av stein? Er vi inne for en ny revolusjon innen oppladbare batterier? Om alt dette i dag.
Over hele verden har det lenge vært et kappløp for å oppnå størst mulig effektivitet av den såkalte grønne energien. Fornybare energikilder som ikke slipper ut klimagasser til atmosfæren er fremtiden til vår sivilisasjon, noe ingen tviler på. Dette er ikke lenger bare en drøm, men dagens behov. Forskere slår mer og mer alarm og oppfordrer oss til å spare strøm og prøve å bruke elektriske apparater så effektivt som mulig.
Også interessant: Anmeldelse Motorola Edge 40: samme "toppen for pengene"
Litium-ion-batterier er ikke lenger så effektive
De fleste enheter kjører på batterier eller batterier, fra gamle Walkman-spillere til de nyeste smarttelefonene eller elbilene, basert på litium-ion-teknologier (Li-ion). De har vært brukt i mange år i de fleste elektriske apparater og teknologiske apparater, selv om de ikke er særlig energieffektive og holdbare. I tillegg blir avhending av dem over tid et reelt problem for den økologiske situasjonen til miljøet vårt.
Litium-ion-batterier er plassert nesten overalt, fordi de er billige og har høy ytelse. Ettersom kostnadene for disse batteriene har gått betydelig ned i løpet av det siste tiåret, er de i ferd med å bli det mest levedyktige alternativet for langtidsbruk, rett og slett på grunn av deres store overflod. I dag har disse batteriene oppnådd lave kostnader og økt energitetthet, ikke gjennom teknologiske gjennombrudd, men gjennom enkel og vedvarende ingeniøroptimalisering av produksjonsmetoder, verktøy og effektivitet.
Men med utviklingen av nye metoder og teknologier for elektrisitetsproduksjon, øker etterspørselen etter effektive metoder for lagring. I liten skala er det ingen problemer med dette – løsningen er ulike typer batterier og akkumulatorer, som er et like åpenbart element av virkeligheten som elektrisiteten i seg selv.
De er vant til å drive telefoner, ulike typer belysning, de var en gang nødvendig for å bruke lommelykter eller musikkspillere, selv om alle disse nå er i våre smarttelefoner. Men hvordan lagrer du energien som trengs for å drive en hel husholdning? Det viser seg at batterier kan komme godt med i dette tilfellet også. Vi snakker selvfølgelig ikke om batterier av den typen populære «fingre» som finnes i butikkene, men om helt nye enheter, som er spennende ingeniørprestasjoner i seg selv.
Det har lenge pågått forskning for å utvikle nye batterier som kan konkurrere med litium-ion-batterier når det gjelder ytelse, kostnad og holdbarhet.
Mange av disse nye teknologiene er ikke helt nye. I hovedsak fungerer de på samme måte som litium-ion-batterier, men bruker forskjellige materialer. Her er noen av de mest interessante eksemplene på teknologier som snart kan revolusjonere feltet for energilagring.
Les også: 7 kuleste bruksområder for ChatGPT
Solid-state batterier
Denne typen batterier, i motsetning til andre, bruker ikke flytende eller gelelektrolytter, men faste former. Slike elektrolytter er vanligvis i form av keramikk, glass, polymerer eller sulfitter. Solid-state-batterier er mer effektive fordi de gir mer energi for samme dimensjoner som deres litium-ion-motstykker. De har et stort potensial, spesielt når det gjelder å drive elektriske kjøretøy.
Et solid-state-batteri har potensial til å løse de fleste problemene som er oppført ovenfor med dagens litium-ion-batterier. Et solid-state-glassbatteri kan ha tre ganger energitettheten ved å bruke en alkalimetall (litium, natrium eller kalium) anode, som øker katodens energitetthet og gir lang levetid. En fast elektrolytt anses som ikke-brennbar eller i det minste motstandsdyktig mot selvantennelse. Den ikke-brennbare naturen til solid-state-batterier reduserer også risikoen for overoppheting, slik at cellene kan pakkes tettere, og dermed øke designfleksibiliteten og bulktettheten.
Store forhåpninger til disse batteriene er knyttet til at de kan vare mye lenger. Og dette er et stort pluss i dagens verden.
Imidlertid er solid-state-batterier for tiden på et lavt nivå av teknologisk beredskap, og grunnleggende forskning pågår fortsatt, noe som forårsaker usikkerhet og bekymringer angående høye produksjonskostnader og skalerbarhet. Utfordringen er også å introdusere faste elektrolytter i en prosess som er kompatibel med moderne produksjonspraksis, som ikke skal påvirke holdbarheten eller kostnadene til sluttproduktet, og i tillegg legge til fordeler som bedre energi- og krafttetthet, økt sikkerhet, og høyere gjennomstrømning..
Les også: Jeg testet og intervjuet Bings chatbot
Litium-svovel-batterier
Litium-svovel (Li-S)-batterier (ikke å forveksle med "litium-svovel" - disse evige batteriene er drevet av ukrainernes tvister) begynte å bli utviklet og forsket på siden 60-tallet av forrige århundre som en effektiv enhet for lagring av energi ved hjelp av reversible elektrokjemiske reaksjoner. Til tross for den raske utviklingen og kommersialiseringen av lithium-ion batteri (LIB) teknologi, har det ikke blitt oppnådd noe gjennombrudd for å løse de kritiske tekniske utfordringene litium-ion batterier står overfor i de kommende tiårene. Derfor, på 2000-tallet, gjenvunnet Li-S-batterier betydelig interesse fra utviklere på grunn av deres fordeler - lave kostnader og høy teoretisk spesifikk energi. Disse indikatorene er nesten 3 ganger høyere enn egenskapene til nåværende litium-ion-batterier. Den lave kostnaden og det høye innholdet av svovel (dvs. aktivt katodemateriale) gjør litium-svovel-batterier mer attraktive enn litium-ion-batterier, gitt det faktum at sistnevnte bruker kritiske materialer som kobolt og nikkel i katodeproduksjon.
Og i litium-svovelbatterier vil katoden, som er en av de to elektrodene i batteriet, være laget av svovel. Dette elementet er mer balansert enn tradisjonell nikkel og kobolt. Slike batterier er mer effektive enn litium-ion-batterier. Dette kan åpenbart føre til lengre rekkevidde av bilene de skal brukes i. Vi kan si at den store fordelen med disse batteriene er at svovel er en billig og utbredt råvare. Samtidig er produksjonsprosessen av slike batterier veldig lik den som brukes til produksjon av litium-ion-batterier, noe som betyr at de samme enhetene og produksjonskapasitetene kan brukes til produksjonen.
En annen fordel med disse batteritypene er den mindre energimengden som kreves for produksjonen, med nesten 25 %. Alle disse funksjonene kan gjøre produksjonen av litium-svovelbatterier svært lønnsom.
Utviklingen er allerede i full gang. Selskapet Lyten har oppnådd særlig betydelig suksess på dette området. Den har allerede en hel LytCell EV-batteriplattform. Selskapet sier at batteriet er billigere og sikrere enn dagens litium-ion-batterier, og kan brukes i masseproduserte elektriske kjøretøyer bygget i USA i midten av dette tiåret.
Også interessant: Google Bard AI: Alt du trenger å vite
Jern-luft-batterier
Denne typen batteri fungerer på grunnlag av prosessen med oksidasjon av jern ved hjelp av luft. I ladeprosessen omdannes oksiderte stoffer tilbake til jern i en prosess kjent som omvendt oksidasjon. Jern-luft-batterier forventes å bli utbredt i nær fremtid, hovedsakelig fordi de tillater energilagring nesten 25 ganger lengre enn litium-ion-batterier.
På grunn av de svært store reservene av både jern og luft, ville slike batterier sikkert koste mye mindre. Ifølge estimater kan prisen deres være omtrent 10 ganger lavere enn eksisterende batterier! Dessverre har slike batterier en betydelig ulempe - på grunn av den langsomme jernoksidasjonshastigheten kan det ta lang tid å lade dem.
Oppstarten Form Energy, som dukket opp på grunnlag av det berømte Massachusetts Institute of Technology (MIT), utvikler vellykket jern-luft-batterier. Form Energy-batterier er ifølge utviklerne ti ganger billigere enn litium, og de bruker jern, som er rikelig i verden. Samtidig kan jern-luft-batterier vare lenger enn litiumbatterier og er også tryggere fordi de ikke er brannfarlige.
Den eneste ulempen man ser for øyeblikket er at disse batteriene er trege å lade, noe som gjør dem til et mindre levedyktig alternativ enn litiumbatterier, for eksempel når det gjelder bærbare datamaskiner eller smarttelefoner. På den annen side er de en utmerket løsning for energilagring på nivå med det nasjonale strømnettet, da de kan gi 100 timers energilagring, mye lenger enn litiumbatterier, som kan vare opptil seks timer. På denne måten kan de legge til rette for integrering av storskala solparker og vindparker.
Også interessant: Bluesky-fenomenet: hva slags tjeneste og er det lenge?
Batterier med pukk
Et annet interessant eksempel på en ny type batteri er de som lagrer varme i stedet for elektrisitet. For eksempel jobber det israelske selskapet Brenmiller Energy med å bruke alternative materialer, som steiner, for å lagre termisk energi. Siden 2012 har Brenmiller Energy brukt pukk først til generering og deretter til lagring av termisk energi. Slike teknologier kan på sin side brukes til ulike formål, for eksempel i industrien.
Interessant nok er ideen om å bruke pukk til energilagring ikke helt ny. NASA, som har mange nye teknologier på æren, har testet lagringsteknologier for termisk energi siden syttitallet av forrige århundre. I motsetning til konvensjonelle, bruker batteriene produsert av det israelske selskapet energi til å produsere damp, varmt vann eller varm luft. Brenmiller Energy sier at anlegget, kalt Tempo, vil kunne lagre opptil 35 MWh energi, og produsere opptil 14 tonn damp i timen.
Dette er svært viktig for Israels økonomi, hvor opptil 45 prosent av alle energirelaterte utslipp kommer fra den industrielle varmesektoren. Dette prosjektet skal erstatte dampkjeler som går på tradisjonelt fossilt brensel.
Nye realiteter krever nye løsninger. Utseendet til nye typer batterier vil bidra til utviklingen av teknologier innen energisparing. Kanskje om noen år trenger ikke lenger den bærbare datamaskinen eller smarttelefonen å lades hver dag, fordi den vil fungere i en måned, eller kanskje til og med et år, på én lading. Og samtidig vil den nye typen batteri ikke bare spare energi, men også bidra til bevaring av miljøet.
Også interessant: