Foto: Mikal Schlosser

Hvorfor har vi travlt med at udvikle nye batterier?

tirsdag 29 sep 20

Kontakt

Tejs Vegge
Professor, Sektionsleder
DTU Energi
45 25 82 01

Om BIG-MAP

  • BIG-MAP (Battery Interface Genome – Materials Acceleration Platform) er en del af EU’s store batterisatsning Battery 2030+.
  • Budgettet i BIG-MAP er på 150 mio. kr. over de næste tre år, som er finansieret af EU’s forsknings- og innovationsprogram Horizon 2020.
  • De 20 mio. kr. går til DTU.
  • Projektet involverer 34 akademiske og industrielle partnere fra 15 lande og placerer DTU for enden af bordet i EU’s hidtil dyreste forskningsprojekt inden for udvikling af bæredygtige ultraeffektive batterier.

www.battery2030.eu

KILDE: UDDANNELSES- OG FORSKNINGSMINISTERIET

EU satser stort på at accelerere udviklingen af nye batterier, men hvorfor haster det sådan? Professor på DTU Energi, Tejs Vegge, svarer. 

q: Hvorfor skal udviklingen af nye batterier gå stærkt?

a: Elektrificering af energi, industri og især transportsektoren kan medvirke til at reducere CO2-udslippet markant, og det er en vigtig brik i den grønne omstilling. Europa har en stor bilindustri, der efterspørger mere effektive og mere bæredygtige batterier, men den konventionelle måde at udvikle batterier på er langsom, og det har vi ikke tid til at vente på.

q: Hvor lang tid tager det normalt?

a: Udviklingen af litium-ionbatteriet, som i dag er det genopladelige batteri, der er det mest anvendte i bærbar elektronik og elbiler, tog cirka 20 år fra den første idé i 1970’erne, til det endelige produkt kom på markedet i starten af 1990’erne.

q: Hvordan vil I gøre det hurtigere?

a: I EU-projektet BIG-MAP vil vi bl.a. udnytte kunstig intelligens til automatisk at indhente, analysere og anvende data fra alle dele af udviklingsprocessen. Derved kan vores modeller udregne nye løsninger langt hurtigere, end vi kan gøre i dag. Processen med at udvikle batterier består af mange trin og involverer mange forskellige fagligheder, teorier, computersimuleringer og laboratorieforsøg, og dette kaster enorme mængder data af sig.

Et batteri ser måske simpelt ud, men det er en meget kompleks teknologi, hvor mange materialer skal spille sammen, og hvor processerne skal forløbe kontrolleret, så det ikke løber løbsk og f.eks. overopheder eller eksploderer. Der er så mange parametre, man kan ændre på i fremstillingen af et batteri, at det er svært at overskue og optimere dem alle. Her får vi glæde af den kunstige intelligens, som kan indhente og håndtere de store mængder data og finde nye mønstre i informationerne, som vi ikke selv umiddelbart ville kunne. Det kan føre os hurtigere til nye løsninger.

BIG-MAP giver os også mulighed for at vende udviklingen på hovedet, så i stedet for at starte, som vi plejer, med idéen om et nyt materiale eller en ny atomar struktur, så starter vi med de egenskaber, vi ønsker af et ultraeffektivt batteri, hvorefter vi regner baglæns for at finde ud af, hvilke materialer og atomare strukturer vi skal benytte, og hvordan vi skal behandle dem efterfølgende for at få de ønskede egenskaber. Det kaldes for ’inverse design’.

q: Hvad er et ultraeffektivt batteri?  

a: Her tænker vi på et batteri, der kombinerer tre vigtige egenskaber: En høj kapacitet, dvs. at det kan lagre meget energi uden brug af dyre og sjældne materialer, at det kan op- og aflade hurtigt, og at det har en lang levetid. De tre faktorer spænder ofte ben for hinanden i dag.

Vi kan lave batterier, der kan oplades hurtigt, men så har de til gengæld en mindre kapacitet og en kortere levetid, fordi de hurtige op- og afladninger slider på holdbarheden. Omvendt kan vi lave batterier med højere kapacitet, men så er de langsommere at op- og aflade. Globalt arbejder mange med at udvikle batterier, der kan holde til de hurtige op- og afladninger, uden at det går ud over holdbarheden.

q: Hvorfor skal løsningen opfindes i Europa?

a: Det er vigtigt, at vi finder en løsning, der er baseret på europæiske kompetencer og materialer. I dag indgår kobolt i batterierne, og det er et mineral, der bliver udvundet i Afrika og ofte under kritisable forhold. Det er heller ikke bæredygtigt eller skalerbart at bruge materialer, som er sjældne eller fra fjerne egne af verden. Ved f.eks. at bruge europæiske materialer opnår vi også en forsyningssikkerhed, der gør os uafhængige.

Derudover har vi nogle af verdens fremmeste batteriforskere i Europa, store virksomheder, som leverer materialer til hele verdens batteriproduktion, og en stor bilindustri, som kan aftage batterierne. Vi har avancerede forskningsinfrastrukturer som bl.a. MAX IV og ESS i Lund, der kan levere formidable data om bl.a. materialer, som vi kan udnytte i udviklingen.

I Europa er vi også gode og villige til at samarbejde, og det kan være en fordel i forhold til indsamling og deling af data, som kan øge forståelsen af et batteris performance, hvad enten det driver en bil op ad et bjerg i Spanien i 40 graders varme eller i minus 20 grader i Finland.

q: Første fase i BIG-MAP er på tre år – hvor langt er I i 2023?

a: I første fase skal vi udvikle metoderne, der kan hjælpe os med hurtigere at kunne lave bedre og mere bæredygtige batterier. I første omgang vil metoderne blive anvendt til at forbedre eksisterende komponenter og materialer, som også skal være bragt i anvendelse i 2023. Dernæst skal vi kunne anvende metoderne til at opfinde helt nye typer batterier, der kan produceres billigt og bæredygtigt i store mængder, dvs. uden brug af kobolt, og på sigt skal vi også kunne udnytte organiske materialer fra f.eks. rabarber.

 

Relaterede Videoer  

video thumbnail image

video thumbnail image

video thumbnail image

video thumbnail image

Vis flere

Nyheder og filtrering

Få besked om fremtidige nyheder, der matcher din filtrering.