Smarttelefonen virker ikke spesielt intelligent når den stadig går tom for strøm.
Smarttelefonen virker ikke spesielt intelligent når den stadig går tom for strøm.

Mobilen må fortsatt lades hver dag. Når kommer egentlig batterirevolusjonen vi stadig blir lovet?

Resultater fra laboratoriet blir ofte fremstilt som ferdige batterier i media, sier batteriforsker.

Publisert

Du skal til å kjøpe bussbillett i appen på telefonen din og krysser fingrene for at de 15 prosentene med strøm du har igjen skal få deg helskinnet hjem. Men nei, den avanserte datamaskinen du bærer med deg overalt, har gått tom for strøm. Igjen.

Så når kommer den store batterirevolusjonen? Den som stadig blir slått opp i media at skal komme til neste år. Hanne Flåten Andersen, leder for Avdeling for batteriteknologi ved IFE, mener de sensasjonelle oppslagene i media ofte er misvisende.

− Vi ser en evolusjon i batteriteknologien, mens journalister ofte snakker om en revolusjon, sier Andersen.

Hun legger samtidig vekt på at batterier har blitt mye bedre de siste årene.

− Tenk på hva du brukte mobilen din til for fem år siden, sammenlignet med hva du bruker den til i dag. Batteriet har jo blitt fem ganger bedre, selv om du må lade den hver dag. For den skal jo gjøre så mye mer sammenlignet med for fem år siden hvor du brukte den mest til å ringe og sendte SMS-er, sier Andersen.

Forskere og teknologer verden over jobber på spreng for at batterier ikke skal være en flaskehals for ny teknologi. Men i motsetning til hva media gir inntrykk av, vil utviklingen fortsette jevnt og trutt, mener Andersen.

Kan bli dobbelt så bra

Så hvilke forbedringer kan vi vente oss?

Vi vil nok fortsette å finpusse på den teknologien vi allerede har i dag, tror Ann Mari Svensson. Hun er professor i materialteknologi ved NTNU og forsker på batteriteknologien som brukes i mobiler og elbiler i dag: nemlig litiumbatterier. Eller nærmere bestemt litium-ion-batterier.

− Jeg tror absolutt at det kan være mulig å øke mengden energi per vekt i forhold til de batteriene vi har i dag. Kanskje en dobling kan være mulig, sier Svensson.

Altså vil vi kunne ha samme vekta på batteriet med dobbelt så mye futt.

− Det forskes også på nye batterikonsepter, men stort sett er disse vanskelige å realisere kommersielt, og det finnes ikke noen gode løsninger per i dag, legger Svensson til.

− Mange tusen årsverk bak dagens batterier

Det fine med batteriene vi allerede har i mobiler og elbiler er at litium er det letteste metallet vi har her på jorda. Og det reagerer veldig lett med andre stoffer.

Derfor går det an å lage et batteri med to poler og få de ladede litium-ionene til å fyke frem og tilbake mellom polene.

Når vi bruker batteriet, går litium fra minussiden til plussiden. Samtidig farer elektroner gjennom elektronikken vår og gir den strøm.

Og når vi lader opp batteriet, tvinger vi litium tilbake på minussiden.

Men selv om teknologien høres relativt enkel ut, har det slett ikke vært lett å lage den.

− Det tok omtrent 25 år og mange tusen årsverk å utvikle litium-ion-batteriet vi bruker i dag, sier Svensson.

Nobelprisen i kjemi i 2019 gikk til tre forskere som bidro til dette oppladbare batteriet.

Men selv om det ikke finnes noe lettere stoff å bruke enn litium, er det mange andre forbedringer som kan gjøres for å få et lettere batteri med mer futt.

Tunge poler

For batteriene inneholder så mye mer enn litium. Mange forskere jobber med å finne lettere materialer som kan egne seg som de to polene i batteriet.

Disse polene, eller elektrodene, er avgjørende for at magien skal skje, ifølge batteriforsker Halvor Høen Hval ved Universitet i Oslo.

− Plusssiden er en slags bokhylle med plass til litium og minussiden er en annen slags bokhylle med plass til litium. Og disse «bokhyllene» veier mye mer enn litiumen, sier Hval.

Faktisk utgjør vekta av litiumen bare rundt to prosent av vekta på batteriene, ifølge forskeren.

Denne enkle videoen viser hvordan de elektrisk ladede litium-ionene fyker frem og tilbake mellom de to polene når vi bruker et oppladbart batteri. (Video: Halvor H. Hval)

Toyota lover faststoff-batteri til OL i Tokyo

Én vei å gå er å erstatte den «tunge bokhylla» på minussiden med rent litium. Altså at minuspolen er laget av samme stoffet som lager strømmen. Det ville gitt et mindre batteri med mer energi.

Men problemet er at slike batterier er farlige. Batterier med rent lititum-metall på minuspolen kan nemlig kortslutte. Det kan gi en kraftig eksplosjon.

Løsningen kan være det som kalles faststoffbatterier. Det har gått rykter om at Tesla jobber med et slikt batteri, og Toyota har lovet at de vil presentere en ny elbil med faststoffbatteri til OL i Tokyo sommeren 2020, ifølge Din Side.

Andersen tror disse batteriene vil komme på markedet på sikt, men hun er ikke sikker på når.

− Faststoffbatterier kan være en vei å gå hvis man får det til. Men det har vært mange medieoppslag som tyder på at det kommer neste uke, uten at vi har sett noe til dem enda, sier IFE-forskeren.

Kan forme batteriet etter bilen

Men hva er det egentlig som hadde vært så bra med et faststoffbatteri?

De som har hatt naturfag på skolen, har kanskje prøvd seg på å lage et batteri av en sitron. Med to spikre og en ståltråd kan en sitron lede strøm og få en lyspære til å lyse. De to spikrene er polene, og sitronen er det som kalles «elektrolytten» i batteriet.

I dagens batterier er elektrolytten en flytende væske, på samme måte som sitronsaften. Det gjør det lett for de ladede ionene å fyke frem og tilbake fra pol til pol. Men det øker også faren for kortslutning.

Et fast stoff ville gjort det mulig å bruke rent litium-metall på minussiden fordi det fjerner eksplosjonsfaren, ifølge Hval.

Det ville også åpnet opp for å lage helt andre former på batteriene, som særlig kan være fint i elbiler. Da kan for eksempel vekten av batteriet fordeles jevnere utover hele bilen.

Små forbedringer på polene

Samtidig jobber mange forskere med andre ideer. De handler som regel om å gjøre de to polene lettere.

Blant de som prøver å få ned vekta på minussiden av batteriene, er forskerne ved IFE. De gjør dette ved å tilsette stoffet silisium til minussiden, som i dag er laget av grafitt.

− Silisium i seg selv kan lagre ti ganger så mye litium, men blir ustabil. Derfor tilsetter vi litt silisium for å forbedre minussiden, sier Andersen.

Samtidig mener hun det er et godt eksempel på hvordan ny teknologi fort bli oversolgt i media.

− Materialene vi forsker på er kjempelovende, men er foreløpig på labskala. Dette blir ofte fremstilt i media som ferdige batterier, selv om veien mot oppskalering og kommersialisering er lang. Jeg får ofte henvendelser fra interessert kunder som vil kjøpe batterier av oss, helst i morgen, sier Andersen.

Saksøkt for barnearbeid

Ifølge Hval er det derimot på plussiden det er mest å hente. Materialet som brukes der er nemlig veldig tungt.

Ett av stoffene på plussiden er kobolt, som også har fått et dårlig rykte av etiske grunner. Ifølge NRK har familiene til døde og skadde barnearbeidere i koboltgruver i den Demokratiske Republikken Kongo saksøkt Apple, Google, Tesla og Microsoft.

Ett mulig alternativ til dagens plusside kan være å bruke svovel. Et annet kan være å hente inn oksygen fra lufta.

Revolusjonen lar vente på seg

Men uansett hvor smarte løsninger forskere og teknologer klarer å komme opp med, vil det sjeldent føles som en revolusjon for forbrukeren. Det er de tre batteriforskerne enige i.

Det hjelper nemlig ikke så mye at én del av batteriet blir bedre, om ikke alle de andre delene også blir bedre samtidig.

− Det er så mange ting som skal fungere sammen. Hvis én spiller på et fotballag blir dobbelt så god, så blir ikke laget dobbelt så godt. I batterier er det så mange komponenter som skal spille på lag, og samspillet er utrolig komplekst. Så det er det som gjør at denne revolusjonen lar vente på seg, sier Hval.

Og selv om batteriet i mobilen vår skulle bli dobbelt så bra, så er det ikke sikkert vi forbrukere merker det. For det kan være vi samtidig forventer at mobilen vår skal yte enda mer enn den gjør i dag.