Litiumjonbatterier till nytta för mänskligheten

Akira Yoshino, som har varit verksam vid kemiföretaget Asahi Kasei sedan 1972, är en ovanlig nobelpristagare i så måtto att hans banbrytande upptäckter gjordes i ett industrilabb, och inte i akademin.

Här kan du se seminariet i efterhand

Det var Akira Yoshinos forskning som la den sista pusselbiten för att få ett litiumjonbatteri praktiskt fungerade och säkert. Ett batteri som inte riskerade att explodera och börja brinna. Ett batteri som var litet, lätt och gick att ladda upp, gång på gång. Men han hade svårt att hitta ett lämpligt material för katoden, och hans forskargrupp testade upp emot en miljon (!) olika konstellationer av kol innan de hittade rätt. Problemet var dock fortfarande densiteten – den var för låg för att ge ett litet och behändigt batteri. Ett praktiskt användbart batteri ska rymmas i bärbara och lätta konsumentprodukter som mobiltelefoner, musikspelare, laptops och liknande. I mitten på 80-talet var principerna för dagens litiumjonbatterier klara. Kommersialiseringen tog sin början på 90-talet och efterfrågan har växt ständigt sedan dess.

Dr Akira Yoshino pratade om batteriernas dilemma – eller ”trilemma” som han uttryckte det. Vi behöver hitta en harmoni i utvecklandet av batterier som kombinerar bekvämt användande med ekonomi och miljömässiga hänsyn.  Det är extra angeläget i takt med att alltfler fordon är batteridrivna, vilket kräver rejäla batterier som ändå långsiktigt måste vara miljömässigt acceptabla. Som en jämförelse berättade Dr Elizabeth E. Endler, forskningsprogramchef på Shell, att medan en mobiltelefon drar 0,006 kWh kräver en bil 60 kWh. Alltså tiotusen gånger mer energi!

Lång historia av forskningsutbyte

Det var på IVAs seminarium ”Future Battery – Technology and Ecosystem”, anordnat tillsammans med Japans ambassad, Svensk-Japanska stiftelsen, JSPS (Japans Society for the Promotion of Science) och SSF, som Akira Yoshino berättade om sin forskargärning. Det finns en lång tradition av samarbeten mellan Japan och Sverige; IVAs vd Tuula Teeri inledde med några exempel. Medverkade gjorde flera prominenta talare, med årets nobelpristagare i kemi i spetsen.

Göran Lindbergh, KTH, pratade om svensk batteriforskning. BASE kallas ett samarbetsinitiativ mellan flera olika lärosäten och företag. EU storsatsar med BATTERY 2030+, där Sverige kan få en ledande roll. En sak man tittar på är om det går att använda kolfiber baserat på lignin som anodmaterial. Det är ett exempel på förnyelsebara material i batterier. En annan viktig aspekt för att hålla energikonsumtionen nere är batteriets vikt i olika transportmedel. Grundläggande forskning kring batteriet behövs också. Laddar man ett batteri snabbt förlorar det i kapacitet, och vi vet inte riktigt varför. När batteriet åldras så ökar resistensen, det vet man, men det åldras inte jämt. För att förstå hela processen måste man titta inåt och ha modeller för fysiken, de elektrokemiska och kemiska reaktionerna.

Majoriteten av alla batterier tillverkas i Asien. Men det ändras nu, intresset för att tillverka batterier har ökat i Europa, med Northvolts stora anläggning i norra Sverige som paradexempel. Dr. Emma Nehrenheim, hållbarhetschef på Northvolt, berättade att de satsar på att bli den ledande batteritillverkaren i Europa.  Utanför Skellefteå bygger Northvolt en fabrik för att tillverka stora batterier till bland annat bilar. Enligt företaget ska det ske med helt ren energi. Man räknar med fullskalig tillverkning 2021, följt av flera fabriker i Europa.

Lars Hultman, vd på SSF, avrundade med att påtala det viktiga faktum att vi måste bli bättre på att återanvända litiumet i alla våra batterier, det är inte en förnyelsebar resurs. Tvärtom, det skapades vid Big Bang - och sedan inget mer.

Fakta

”Sedan de första litiumjonbatterierna kom ut på marknaden 1991 har de förändrat vår tillvaro. De har lagt grunden för ett trådlöst och fossilfritt samhälle, och är till största nytta för mänskligheten”. Ur motiveringen för Nobelpriset.

Nobelpriset i kemi 2019 tilldelas Akira Yoshino, Asahi Kasei Corporation, Tokyo, Japan och Meijo University, Nagoya, Japan, John B. Goodenough, The University of Texas at Austin, USA, och M. Stanley Whittingham, Binghamton University, State University of New York, USA.

Tidigare var batterier tunga och klumpiga. Med litiumjonbatteriet blev de lätta, laddningsbara och kraftfulla och används i allt från mobiltelefoner till bärbara datorer och elbilar. Batterier har också den stora förtjänsten att de kan lagra energi, till exempel från vind- och solkraft, och därför finns det stora förhoppningar kring litiumjonbatteriet som en komponent för ett fossilfritt samhälle.

Kontaktinformation

Elin Elliot
Internationell sekreterare
Telefon 08-791 29 28