Så ska framtidens hållbara batterier utvecklas

24 mars 2020

Kristina Edström är koordinator för BATTERY 2030+ och professor i oorganisk kemi vid Uppsala universitet.

Forskningsinitiativet BATTERY 2030+ presenterar sin långsiktiga färdplan som beskriver de åtgärder som krävs för att utveckla framtidens hållbara batterier i Europa. Färdplanen identifierar tre huvudsakliga forskningsriktningar, som ger nya verktyg för att skynda på utvecklingen.

För att nå EU:s mål om ett klimat-neutralt samhälle till år 2050 behövs grundläggande förändringar i hur vi framställer och använder energi. Batterier har en nyckelroll i det här arbetet, om de kan göras hållbara, säkra och prisvärda med hög kapacitet.

Färdplanen för framtidens europeiska batteriforskning identifierar tre huvudsakliga forskningsriktningar, som ger nya verktyg för att skynda på utvecklingen av framtidens batterier.

De tre forskningsinriktningarna är:

  • Nya metoder som snabbar på upptäckten av framtidens batterimaterial
  • Integrering av smarta funktioner som ökar säkerhet och batterilivslängd
  • Tvärgående forskningsområden som materialtillverklig och återvinning

– För att uppfinna framtidens batterier i Europa måste vi agera tillsammans och ta fram en strategi där industri, forskare, beslutsfattare och allmänheten jobbar tillsammans, säger Kristina Edström, koordinator för BATTERY 2030+ och professor i oorganisk kemi vid Uppsala universitet.

Tre forskningsinriktningar för framtidens batterier

1. Nya metoder som snabbar på upptäckten av framtidens batterimaterial
Genom att kombinera storskaliga metoder som karaktärisering, materialberäkning, automatiserad dataanalys, storskalig datautvinning och artificiell intelligens i en så kallad Materials Acceleration Platform (MAP) kommer upptäckten av nya material för batteritillverkning att snabbas på markant. Den här metoden ska kombineras med Batteries Interface Genome (BIG), ett verktyg som analyserar gränsytor mellan materialen för att öka kunskapen om de processer som styr funktionerna i olika batterier, något som är viktigt för att kunna skräddarsy de komponenter som bestämmer batteriets livslängd och säkerhet.

2. Integration av smarta funktioner
Inget batteri kan fungera för evigt. Faktorer som extrema temperaturer, mekanisk stress eller åldrande över tid har skadlig inverkan på batteriets prestanda. Därför måste vi hitta nya sätt att förhindra att batterierna går sönder.
Sensing: I framtidens batteri kommer vi med hjälp av sensorer att kunna följa kemiska reaktioner direkt i battericellen för att upptäcka tidiga stadier av skador och oönskade reaktioner.
Self-healing: Smarta sätt att självläka skador inuti ett batteri kommer att göra batterierna säkrare och mer hållbara. Det här är en helt ny metod där passiva eller aktiva komponenter kan reagera kontinuerligt eller utlösas av en extern stimulans för att hindra nedbrytning och skadliga reaktioner i battericellen. I kombination med sensorer kommer battericellen att kunna frigöra självläkande medel för att kontrollera oönskade reaktioner och ge batteriet en betydligt längre livslängd än i dag.

3. Tvärgående områden
Tillverkning och återvinning av batterier är viktiga tvärgående områden som utvecklas parallellt med ovanstående forskningsinriktningar. Ny kunskap kring tillverkning och återvinning kommer kontinuerligt att ingå i både BIG-MAP och integreringen av smarta funktioner.

BATTERY 2030+

Det långsiktiga forskningsinitiativet BATTERY 2030+ för samman akademi och industri för att utveckla nästa generations högeffektiva, hållbara och säkra batterier.
Målet är att skapa framtidens batterier, och därmed förse den europeiska batteriindustrin med ny banbrytande teknik och konkurrenskraft. Initiativet, som stöttas av EU:s ramprogram Horizon 2020 genom en så kallad Coordination and Support Action (CSA), bygger på ett tvärvetenskapligt tillvägagångssätt. Initiativets kärngrupp består av 17 aktörer från nio europeiska länder där Uppsala universitet ansvarar för samordningen.