Battery 2030+ får 10 miljarder kr i forskningsstöd

[Zalman3]

Så ska smart forskningsautomat skapa EU:s superbatteri

Batterier som har inbyggda sensorer,  är självläkande och till och med konstruerade automatiskt – här är allt om det svenskledda EU-program som fått 10 miljarder kronor för att under tio år forska fram superbatterier för framtiden efter år 2030. 

Hur batterier i elbilar och energilager kommer att se ut de närmaste tio åren, är utstakat med ganska hög precision. Det plöjs just nu ner gigantiska belopp i fabriker som ska tillverka litiumjonbatterier, var och en med årskapaciteter på batteripack för hundratusentals elbilar.

Därefter börjar framtiden bli mer öppen. Ett EU-program passande döpt till ”Battery 2030+” hoppas kunna ge ett stort bidrag till den framtiden.

TRE VÄGAR TILL EU:s SUPERBATTERI

1. SJÄLVLÄKNING 

Batterier tappar i prestanda bland annat för att deras komponenter spricker upp, korroderar, löses upp, bildar dendriter, med mera. Mycket forskning om att förbättra batteriers livslängd och effekttålighet handlar om att förhindra detta genom att mixtra med elektrodernas struktur. 

2030-plus-projektets radikalare idé är att – laga dem. Det kallas självläkande batterier. Inspirationen kommer från medicinens värld med distribution av till exempel läkemedel eller nanomaterial i kroppen. 2030-plus tycker sig se att batterier borde kunna använda liknande mekanismer och vill gärna involvera såväl bio-medicinare som biologer i ett projekt, vid sidan av elektrokemister. 

Forskarna ska försöka få batteriet att bilda polymera skikt som lägger sig över sprickor i elektrodmaterialet. Byggmolekylerna kan få simma i elektrolyten och fylla ut sprickorna i elektroderna. Klistret är vätebindningar eller ännu mer avancerade kemiska processer som upptäckts de senaste åren inom ett område kallat självläkande material. Det är ett område med några år på nacken, men fortfarande nästan outforskat inom batteriområdet. 

En utmaning är att hitta molekyler – så kallade supramolekyler med flera komponenter som fyller olika funktioner – som är tillräckligt stabila i den krävande miljö som finns inuti en battericell.

2. INBYGGDA SENSORER

Ett av uppslagen till hur batteri-tekniken ska kunna ta sig vidare efter 2030 är att göra batteri-cellerna smarta med hjälp av sensorer. De ska i realtid kunna övervaka de kemiska processerna i cellen och mäta dynamiska egenskaper som laddning, energi och effekt. Det kan till exempel ge noggrann information om cellens degradering. En -uppenbar tillämpning är säkerhet – vid en oväntad sensorrapport kan cellen snabbt kopplas bort. 

En annan tänkbar användning är inom den självläkning som nämns ovan – sensorer kan reglera när självläkningsmekanismer behöver aktiveras. 

Dagens batterier har en plus- och minuspol. EU:s superbatteri med inbyggda sensorer har ytterligare ett par anslutningar för sensorkommunikation. En första tröskel för projektet att sig över är att det helt enkelt inte finns sofistikerade sensorer av detta slag idag.

3. AUTOMATISK OPTIMERING

Ett 2030-plus-mål är att kunna hitta och optimera material och strukturer i ett fem till tio gånger högre tempo än vad som sker idag.

Här är en av batteriforskarnas idéer att delvis ersätta sig själva med artificiell intelligens och automation.

Battericeller med nya materialkombinationer testas genom att laddas upp och ur. Då genereras massor av mätdata. Kanske kan AI användas för att tolka dessa snabbare? Eller upptäcka nya användbara samband i dem och föreslå nya material?

Den mest radikala idén är att bygga en automatisk forskare kallad Big-Map (Battery Interface Genome Material Acceleration Platform) – en autonom process som på egen hand letar efter nya material och strukturer. Big-Map ska främst labba med gräns-ytor (interface) mellan elektrod och elektrolyt. Den använder bland annat simuleringar och maskinlärning och en industri-robot är inkopplad i loopen för att syntetisera material.

Kanske blir det en Big-Map som hittar den saknade nyckeln till att bygga batterier med fast elektrolyt istället för flytande?

2030-plus hoppas att ett autonomt intelligent robotiserat labb ska kunna hitta effektiva material betydligt snabbare. (BILD Münsters universitet) 

Den pågående elektrifieringen med det stora intresset för batterier för bland annat transport och energilager, har förstås gynnat batteriforskningen. Att Northvolt lyckades finansiera en batterifabrik i Skellefteå var en extra kick för Sverige. 

https://etn.se/index.php/66193