Batterier av salt kan bli miljövänligt alternativ

Omställningen till ett samhälle utan fossila bränslen innebär att behovet av batterier ökar i snabb takt. Men den ökade efterfrågan kan leda till brist på metaller, till exempel litium och kobolt, som ingår i de vanligaste batterityperna.

Den gröna omställningen mot förnybara energisystem och elfordon kommer också att kräva mer lokal produktion av batterier och annan ny fossilfri teknik. Samtidigt innebär en sådan produktion hög risk för leveransavbrott eftersom källorna till råmaterial är så få. Litium och kobolt utvinns till exempel bara på några få platser i världen.

− Litiumjonbatterier är på väg att bli en dominerande teknik i världen­­­ och den är bättre för klimatet än fossilbaserad teknik, i synnerhet när det gäller transporter. Men litium innebär en flaskhals. Man kan inte producera litiumbaserade batterier i samma takt som man önskar producera elbilar, och fyndigheterna riskerar att bli utarmade på lång sikt, säger Rickard Arvidsson som är docent i miljösystemanalys vid Chalmers tekniska högskola.

Natriumbatterier – en lovande teknik

Men utvecklingen går snabbt i jakten på nästa generations batterier – som gärna ska hålla länge, ha hög energitäthet och vara enkla att producera.

En forskargrupp på Chalmers undersöker nu om natriumjonbatterier kan bli ett alternativ till litium. Natriumjonbatterier innehåller det vanliga ämnet natrium som finns i koksalt.

I en ny studie har forskarna gjort en så kallad livscykelanalys av natriumjonbatterierna. De har undersökt deras totala miljöpåverkan, men också materialåtgång vid råvaruutvinning och tillverkning.

− Vi kom fram till att natriumjonbatterier är mycket bättre än litiumjonbatterier när det gäller påverkan på mineralresurser, och likvärdiga när det gäller klimatpåverkan, säger Rickard Arvidsson och fortsätter:

− Beroende på vilket scenario man tittar på hamnar de på mellan 60 och strax över 100 kilo koldioxidekvivalenter per kilowattimme teoretisk lagringkapacitet, vilket är lägre än vad som tidigare rapporterats för denna typ av natriumjonbatterier. Det är helt klart en lovande teknik.

Bra tillgång på råmaterial

Dagens natriumjonbatterier förväntas redan nu kunna användas för stationär energilagring i elnätet. Men med fortsatt utveckling kommer de sannolikt även användas i elfordon i framtiden.

Den stora fördelen med tekniken är att materialen i natriumjonbatterierna finns i stora mängder över hela jorden. Den ena elektroden i batterierna, katoden, har natriumjoner som laddningsbärare. Den andra elektroden, anoden, består av hårt kol som kan tillverkas av biomassa från skogsindustrin.

− Batterier baserade på rikligt förekommande råmaterial skulle kunna minska geopolitiska risker och beroenden av specifika regioner, både för batteritillverkare och länder, säger Rickard Arvidsson.

Vetenskaplig studie:

Prospective life cycle assessment of sodium-ion batteries made from abundant elements,  Journal of Industrial Ecology.

Kontakt:

Rickard Arvidsson, docent vid institutionen för teknikens ergonomi och organisation, Chalmers tekniska högskola, rickard.arvidsson@chalmers.se