Utsikter för litium-jonbatterier under 2020-talet

Tekniken för litium-jonbatterier utvecklas i extrem snabb takt. Batterimarknaden växer, energilagringskapaciteten ökar och kostnaden per kilowattimme lagringskapacitet sjunker snabbt. Därmed utmanar litium-jonbatterierna konventionell energilagring och konverteringsteknik, som blybatterier och förbränningsmotorer, i alla avseenden. I den snabba utveckling är design för säkerhet en nyckelaspekt om en energität teknik som litium-jonbatterier ska få acceptans hos konsumenterna.

Forskning inom batterikemier ”bortom litium-jon” får ofta stor uppmärksamhet i media. Metal-luftbatterier, metal-svavelbatterier, natrium-jonbatterier och fastfasbatterier är några exempel på tekniker som ofta spås konkurrera ut litium-jontekniken inom vissa områden. Ett exempel på ett litiummetallbatteri utvecklades nyligen av ett konsortium av nationella laboratorier och universitet i USA: en uppladdningsbar prototypcell med låg effekt, 350 Wh/kg och en hyfsad livslängd. Men man bör komma ihåg att forskning och utveckling inom batteriindustrin är mycket lång och tidskrävande. Betydande ansträngningar krävs fortfarande för att validera de framväxande batteriteknikerna. Den tid det tar att få ut nya batterikemikalier på marknaden är lång: historiskt sett har det tagit 10–20 år att kommersialisera ett nytt batterimaterial. Därefter krävs produktutveckling för att sätta batteriet i en applikation. All ny batteriteknik måste verifieras genom rigorösa säkerhetstester och prestandaverifiering. Litium-jonteknologin

Hållbarhet är ett viktigt ämne som kommer att vara centralt för batteriindustrin under det kommande decenniet. Litium-jonbatterier kan ses som en möjliggörande grön teknik tack vare den höga energieffektiviteten som ger en mer hållbar energianvändning. Den höga energieffektiviteten beror på den direkta omvandlingen från kemisk energi till elektrisk energi och användbart arbete. Konventionell förbränningsteknik begränsas i grunden av Carnot-cykeln eftersom den kemiska energin i bränslen måste omvandlas till värme under förbränningen, innan energin kan omvandlas till användbart arbete. Förbränningstekniken har vanligtvis en energieffektivitet under 50 %, medan verkningsgraden (AC-till-AC) för stationär energilagring med litium-jonteknik vanligtvis ligger runt 90 %. En annan aspekt som gör litium-jonbatterier till en möjliggörande teknik är potentialen för att ersätta fossila bränslen med förnybar energi. Litium-jonbatterier kan dock bara lagra energi och är därför beroende av hållbar energi under tillverkning och laddning för att verkligen bli en grön teknik.

Hållbar energi blir en ännu viktigare förutsättning med hänsyn tagen till CO2-avtrycket från batteritillverkningen. Leveranskedjan för litium-jonbatterier  är mycket komplex och det är svårt att uppskatta utsläppen hela vägen från gruvdrift till förädling av material, batteriproduktion, användning och slutligen återvinning. En uppskattning från 2019 rapporterade att CO2-avtrycket vid tillverkning av litium-jonbatterier låg i intervallet 61–106 kg CO2-ekvivalenter per kWh producerade litium-jonbatterier. Stora mängder energi behövs vid batteritillverkning, och därför är batteriernas CO2-avtryck till stor del beroende av de

Om du vill läsa mer om batterisäkerhet, hur litium-jonbatterier fungerar, deras historiska bakgrund, den otroliga tillväxten, den sjunkande kostnaden, hur mycket energitätheten har ökat och även få aktuella utsikter för denna teknik, samt källhänvisningar, då kan du ladda ned vårt omfattande white paper ” Lithium-ion batteries for the 2020’s”, skrivet av våra experter.