Nytt smart och miljövänligt batteri löser flera problem

Dagens litiumbatterier är effektiva, men behäftade med en rad resurs- och miljömässiga problem. Med hjälp av material från alfalfa och tallkåda och en smart återvinningsstrategi kan nu Uppsalaforskare presentera ett mycket intressant alternativ. Studien presenteras inom kort i den vetenskapliga tidskriften ChemSusChem.

- Vi tror att vår upptäckt kan öppna flera dörrar till mer miljövänliga och energieffektiva lösningar för framtidens batterier, säger Daniel Brandell, docent vid institutionen för kemi, Uppsala universitet och en av forskarna bakom idén.

Litiumjonbatterier är, på grund av sitt höga energiinnehåll, mycket lovande för olika produkter i det framtida energisystem, inte minst för elektriska fordon eller storskalig energilagring i elnätet. Dagens litiumbatterier är dock behäftade med en rad resurs- och miljömässiga problem. Exempelvis är de kommersiellt brytbara litiumresurserna i världen begränsade, och det är oklart om de kan uppfylla framtida behov. Vidare är det mycket svårt att återvinna litium ur de oorganiska material som dagens batterier består av. Dessutom innehåller litiumbatterierna andra, än mer sällsynta, material som är svåra att ersätta och som kräver hög energiåtgång och toxiska kemikalier vid återvinningen.

I den aktuella studien har forskare vid Ångströmlaboratoriet, Uppsala universitet, utvecklat ett helt nytt batterikoncept. Batteriet är baserat på återvinning och förnybart biologiskt material, med motsvarande energiinnehåll som i dagens litiumjonbatterier. Det har komponenter tillverkade av förnybara organiska biomaterial från alfa-alfa och tallkåda, och kan återvinnas med låg energiåtgång och ofarliga kemikalier som etanol och vatten.

Även om dagens batterier har icke-förnybara oorganiska material är det inte första gången batterier med förnybara material presenteras. Men återvinningsstrategin är ett helt nytt koncept. Det är också möjligt att konstruera ett nytt batteri av ett uttjänt, det kan alltså återanvändas med enkla medel.

Forskarna visar att det litium som extraherades från ett uttjänt batteri kunde användas i ett nytt batteri, där endast mer biomaterial behövde adderas. Batteriet kunde sedan leverera hela 99 procent av energimängden från det första. Med framtida modifikationer är det högst troligt att denna siffra kan bli än högre, bedömer forskarna. 

- Genom att använda organiska material från förnybara källor kan flera av de problem lösas som skulle uppstå med en mycket stor ökad användning av litiumbatterier. Men framför allt är det ett betydande steg framåt att litium i hög grad kan återvinnas enkelt och miljövänligt från dessa batterier. Lösningarna är också potentiellt mycket kostnadseffektiva, säger Daniel Brandell.

I forskargruppen ingår även professor Kristina Edström, som leder batteriforskningen vid Uppsala universitet, och forskaren Stéven Renault. (Fotograf: Anders Lund)

Fakta: Litiumbatterier har metalliskt litium som anod (pluspol), medan Litiumjonbattier har ett litiumbaserat så kallat interkalationsmaterial som anod.

Läs den accepterade artikeln i preliminär version: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/cssc.201402440/abstract

Referens: Stéven Renault, Daniel Brandell, Kristina Edström, Environmentally-friendly lithium recycling from a spent organic Li-ion battery, ChemSusChem, 2014.

Kontaktpersoner:

Docent Daniel Brandell, tel: 073-943 59 32 eller daniel.brandell@kemi.uu.se

Stéven Renault (på engelska), tel: 018-471 37 76 eller steven.renault@kemi.uu.se