Grøn Forskel havvandsbatterier

Fremtidens genopladelige batterier kan laves af havvand

Måske forbinder du ikke havvand med batterier, men meget tyder på, at fremtidens genopladelige batterier blandt andet skal baseres på natrium fra havet.
11/3 2020

Vi kender de genopladelige batterier, der er i vores smartphones, laptops og eldrevne køretøjer, men ikke alle tænker måske over, at de efterspurgte batterier består af lithium, der efterhånden bliver en mere og mere begrænset ressource. Kapløbet om at udvikle genopladelige batterier af andre materialer er derfor i fuld gang, og et lovende alternativ er ved at melde sin ankomst. Der er tale om et batteri lavet på et stof, vi heldigvis allerede svømmer i.

Genopladelige batterier baseret på havvand

Salget af elbiler stiger i disse dage, bare i 2019 blev der i Danmark solgt fire gange så mange elbiler som i 2018, og målinger viser, at hvis alle i verden skiftede til elbiler med lithiumbatterier, ville der sandsynligvis ikke være lithium nok. Der skal altså tænkes i alternativer, hvis vi blandt andet vil indfri ambitionen om udvikling mod grønnere trafik – og det er ikke det eneste. I dag anvender vi genopladelige batterier i alt fra husholdning til lagring af vedvarende energi.

Lige nu er lektor og forskningsleder på Institut for Fysik, Kemi og Farmaci på SDU, Dorthe Bomholdt Ravnsbæk, sammen med sit hold bestående af kollegaer fra KU og Massachusetts Institute of Technology, USA, i gang med at udvikle batterier, som er baseret på havvand:
”Den øgede efterspørgsel på genopladelige batterier betyder, at vi både skal tænke på pris og på, hvordan vi fremstiller batterier, så produktionen skader miljøet mindst muligt. Derfor er fokus at lave batterier baseret på grundstoffer, der er rigeligt af, og som vi nemt kan udvinde og genanvende. Natrium opfylder disse krav”, indleder Dorthe Bomholdt Ravnsbæk.

Havvandsbaserede batterier – mere nøjagtigt kaldet Na-ion-batterier – er stadig under udvikling, og der er flere forskellige måder at udvinde natrium fra havvand, forklarer Dorthe Bomholdt Ravnsbæk: ”Det kan f.eks. gøres ved hjælp af elektrolytiske metoder, hvor man anvender strøm til at udvinde grundstoffet.” Lige nu arbejdes der på, hvordan man kan øge Na-ion batteriets energitæthed, dets levetid samt sænke opladningstiden. Sammen med andre forskere undersøger Dorthe Bomholdt Ravnsbæk blandt andet, hvordan hvert enkelt materiale i et batteri er opbygget, og hvordan de på atomart niveau ændrer sig, når de anvendes:

”Natrium er et tungt grundstof sammenlignet med lithium, og Na-ionen er også meget større end Li-ionen. Af den grund har vi brug for elektrodematerialer, der kan give plads til den store natrium-ion. Vi har derfor undersøgt et nyt elektrode-materiale, der er baseret på jern, fosfor og mangan. Grundstoffet mangan spiller en vigtig rolle, og det skyldes, at de omdannelser, der sker på atomart plan under af- og opladning, ændres markant ved tilstedeværelsen af mangan. Det giver ikke alene batteriet en højere spænding (volt), det er også med til at øge batteriets kapacitet og ydeevne i forhold til at levere flere watt.”

I den gode sags tjeneste

En oplagt fordel ved at anvende natrium fra havvand til fremtidens genopladelige batterier er prisen. Dorthe Bomholdt Ravnsbæk forklarer, at de råstoffer man vil bruge til at producere et Na-ion-batteri er omkring 30 gange billigere end de, der benyttes under fremstilling af Li-ion batterier. Men spørgsmålet i forhold til, hvad der gør Na-ion-batteriet mindre miljøbelastende end Li-ion-batterier, melder sig dog, og til det svarer Dorthe Bomholdt Ravnsbæk:

”Generelt kan man sige, at hvis man prøver at presse en mineproduktion og udvinde en større og større fraktion af det lithium, der måtte være til stede, skal der bruges mere kraftige metoder. Natrium derimod er ganske nemt at udvinde, og vi har masser af det.”

Et andet væsentligt aspekt, som Dorthe Bomholdt Ravnsbæk er inde på, er, at man med de nye Na-ion-batterier med stor sandsynlighed vil kunne frigøre batteriproduktionen for brug af kobolt:

”Kobolt er et grundstof, som indgår i langt de fleste lithiumbatterier i dag. For det første er det giftigt og derfor forbundet med en række problemer i forhold til genanvendelse. For det andet udvindes det kun ganske få steder i verden, primært i Congo, som ikke er stabilt rent politisk.”

Med udviklingen af Na-ion-batterier vil man altså være i stand til at producere relativt billige genopladelige batterier på en måde, hvor der både bliver taget hensyn til mennesker og miljø.

Hvad kan havvandsbaserede batterier bruges til?

Natrium er som sagt et tungt materiale, det betyder også, at et havvandsbasseret batteri ikke er en letvægter, men hører mere til i sværvægtskategorien. Så Na-ion batterier egner sig f.eks. bedre til lagring af strøm fra vindmøller end som strømforsyning til din smartphone.

I og med at lagring af vedvarende energi kan være en dyr affære på grund af prisen på genopladelige batterier i dag, vil det være mere rentabelt at erstatte de nuværende med nye Na-ion-batterier. Ligesom det også vil være billigere at anvende Na-ion-batterier i en elbil, hvis de bliver udviklet til dette gøremål.

Så spørgsmålet er, om fremtidens batterier skal laves af havvand?
”Ja, blandt andet. Men jeg tror, vi kommer til at se et meget mere blandet batterimarked, hvor vi skal bruge mange forskellige slags batterier, alt efter hvad de skal bruges til, og jeg er helt sikker på, at Na-ion-batterier bliver en stor del af det marked.”

Det lader desuden heller ikke til, at havvandsbatterier, er noget, vi skal vente længe på. Dorthe Bomholdt Ravnsbæk fortæller selv, at det ikke er noget, der ligger så langt ude i fremtiden.

Supplerende info om energilagring:
Lagring af energi tjener mange forskellige formål, og batterier er bare én teknologi blandt flere. Hvis du vil vide mere om de forskellige teknologier for energilagring, så se Energistyrelsens Teknologikatalog.


Nyhedsbrev