Nytt klimatsmart batteri laddar för hållbar energilagring

2020-04-03

Det nya batteriet ser ut som ett vanligt knappcellsbatteri men insidan består av organiska material och batteriet bygger på protoner istället för till exempel lithium-joner.

Det finns ett stort behov av hållbar energilagring. Forskare vid Uppsala universitet har därför tagit fram ett helorganiskt protonbatteri som kan laddas på bara några sekunder. Utan att förlora nämnvärt i kapacitet kan det laddas upp och laddas ur mer än 500 gånger.

Forskarna har kunna visa att deras batteri enkelt kan laddas med en solcell. Laddningen kan alltså göras utan den avancerade elektronik som exempelvis litiumjonbatterier kräver. Batteriet har även den fördelen att det inte påverkas av omgivande temperatur.

– Många känner säkert till att vanliga batterier blir sämre vid låga temperaturer. Vi har visat att det organiska protonbatteriet däremot behåller sina egenskaper, som kapacitet, även vid -24 grader Celsius, säger Christian Strietzel på institutionen för materialvetenskap vid Uppsala universitet.

Organiska klimatsmarta material

Åtskilliga av de batterier som tillverkas idag har en stor påverkan på miljön. Inte minst gäller det gruvdriften för att få fram metallerna som finns i dem.

– Utgångspunkten i vår forskning har därför varit att ta fram ett batteri som består av de grundämnen som är vanligt förekommande i naturen och som kan användas till att skapa organiska batterimaterial, säger Christian Strietzel.

Därför har forskarteamet valt kinoner som det aktiva materialet i sitt batteri. Dessa kolföreningar finns det gott om i naturen och de förekommer i ibland annat fotosyntesen. Den egenskap forskarna har utnyttjat i batteriet är kinonernas förmåga att under uppladdning och urladdning ta upp eller avge vätejoner, som ju endast består av protoner.

Till elektrolyt, alltså den viktiga komponent som transporterar jonerna inuti batteriet, har en sur vattenlösning använts. Förutom att det är miljövänligt ger det också ett säkert batteri utan risk för explosion eller brand.

Stort steg på vägen mot framtiden

– Det finns fortfarande mycket att vidareutveckla med batteriet innan de kan finnas i människors hushåll, men det nya protonbatteriet som vi har utvecklat är ett stort steg på vägen för att kunna producera hållbara organiska batterier i framtiden, säger Christian Strietzel.

Publikation

Arbetet har publicerats i tidskriften Angewandte Chemie. Referens: Christian Strietzel et al. (2020) An aqueous conducting redox polymer based proton battery that can withstand rapid constant‐voltage charging and sub‐zero temperatures, Angewandte Chemie, 2020. DOI:10.1002/anie.202001191

Åsa Malmberg