Forskere udvikler calciumbatteri, der kan erstatte litiumionbatteriet

Forskere fra Shanghais Fudan University har netop fået offentliggjort et nyt studie i tidsskriftet Nature. Her har de dokumenteret et ny batteritype, hvor litium er erstattet af calcium.

Det er dog gjort før. Det bemærkelsesværdige, som forskerne er lykkedes med, er at udvikle et calciumbatteri, som er i stand til at aflade og oplade op til 700 gange ved stuetemperatur. Det er første gang, det er muligt med denne type batteri.

Læs også: Hvad er klima og klimaforandringer? Her er alt du bør vide

Omdanner ilt til kalciumoxid

Batteriet er helt præcist et calcium-iltbatteri (Ca-O2) og fungerer ved at omdanne ilt til kalciumoxidforbindelser (CaOx).

Forskerne har opnået den højest teoretiske energitæthed blandt calciumbaserede batterier, da batteriets ”brændstof” kommer fra ilten i luften i stedet for fra et materiale i battericellen.

Det har historisk været udfordrende at udvikle et genopladeligt calciumbatteri, der fungerer ved stuetemperatur. Det skyldes, at kemien i batteritypen normalt producerer inaktive restprodukter under afladning. Det har været vanskeligt at finde elektrolytter, der kan håndtere både en meget reaktiv calciummetalanode og ilt.

Udfordringen har derfor været at finde en batterikomponent, som ikke udløste en calciumreaktion, hvilket har begrænset batterikapaciteten.

Med udviklingen af en flydende elektrolyt, der består af calcium- og iltelementer, lykkedes det dog forskerne at komme uden om problemet.

Læs også: Greentech: Disse grønne teknologier skal løse klimaproblemerne

Fleksible egenskaber

Batteriet udmærker sig ikke kun ved sine 700 cyklusser, som er noget mere end de 300-500 cyklusser, som man ofte vurderer litiumionbatteri til at have.

Det udmærker sig også i sine fysiske egenskaber. Forskerne har nemlig gjort brug af fleksible fibre i konstruktionen. Batterikomponenterne er konstrueret på fibre, og reaktionen forbliver stabil, selv om batteriet er bøjet 180 grader.

Sådanne fleksible batterier kan blive nyttige i wearables og i teorien også i foldbare enheder, herunder smartphones. Det forlyder blandt andet, at Apple ønsker at skabe en så tynd foldbar iPhone, at det er nødvendigt med foldbare komponenter, herunder batteriet.

“Vi viser, at det foreslåede Ca-O2-batteri er stabilt i luften og kan laves til fleksible fibre, der væves til tekstilbatterier til næste generation af bærbare systemer,” oplyser forskerne i artiklen.

Alternativ til litiumionbatteriet

Den nye batteritype har så mange positive egenskaber, at forskerne ser det som et reelt alternativ til litiumionbatterier, som i dag er den altdominerende batteritype. De nye resultater bidrager til at gøre ”calciumkemi til en lovende, bæredygtig energilagringsteknologi,” hævder forskerne.

Litiumionbatteriet er kendt for at have høj energitæthed og kan derfor være kompakte og have en relativ lav vægt i forhold til, hvor meget energi de rummer.

Ulempen med litiumionbatterier er dog, at de kræver en høj forsyning af litium for at realisere overgangen til grønne teknologier såsom vindenergi, solenergi og elbiler, så den grønne strøm kan lagres.

Calciumbaserede batterier er ifølge forskerne ikke kun et billigere, men også sikrere alternativ til litiumionbatterier. Samtidig kan de opretholde en lignende teoretisk energikapacitet.

Særligt lovende er det, at der er en 2.500 gange større forekomst af calcium end litium. Det, kombineret med den lovende energitæthed, gør batteriet særligt interessant. Forskerne håber, at det calciumbaserede batteri kan blive et billigt alternativ til litiumionbatteriet i fremtiden.

Læs også: Nyheder om klima og grøn teknologi