Den italienske vetenskaparen Alessandro Volta utvecklade det första elektroniska batteriet år 1799, en uppfinning som således har 220 år på nacken. Mycket har hänt sedan dess, men principen är densamma: att lagra elektricitet med så hög effektivitet som möjligt.
Ikea har gjort en undersökning som visar att varje svenskt hushåll i medeltal har 18 batterier igång samtidigt. Den teknik som dominerar utbudet idag är litiumjonbatterier (kallas ofta li-jon). Det är li-jon-batterierna som är grunden för att vi kan ha en mobil livsstil både hemma och på jobbet. Du hittar dem i allt från mobiler, surfplattor, laptops, trådlösa apparater som hörlurar och högtalare, till allt annat som är uppladdningsbart. Och nu även fordon.
Tekniken introducerades i början av 1990-talet och har successivt tagit över marknaden för uppladdningsbara produkter. Kapaciteten för varje li-jon-batteri har därefter ökat i takt med att produktionstekniken förbättrats.
– För något år sedan kunde litiumjonbatterier laddas 300 cykler, medan det idag inte är ovanligt att de klarar över 1 000 cykler, säger Kristina Edström, professor i kemi vid Uppsala universitet som forskar om batterier.
Kristina Edström, professor i kemi vid Uppsala universitet, forskar om batterier.
Var det bättre förr?
Vi är nog några stycken som upplever att det var bättre förr då en laddning av mobilen kunde räcka flera dagar och att utvecklingen verkar gå baklänges vad anbelangar batteriernas kapacitet och livslängd.
– Men det beror ju på att dagens mobiler, kan och utför så mycket mer än de gjorde tidigare. Det går helt enkelt åt mycket mer energi med alla appar, positionering, strömmande medier, stora färgskärmar, och så vidare, säger Kristina Edström.
En milstolpe för oss användare av uppladdningsbara batterier kom när hela it-branschen anammade en produktionsstrategi som innebar att vi inte längre enkelt kunde byta batteri själva vid behov. Kostnaden för att anlita ett auktoriserat serviceställe fick läggas på produktpriset som dessutom ökade markant med varje ny modell.
– Huvudorsaken till den utvecklingen var att mobilernas tekniska design ändrades i grunden, samt att i takt med att batteriernas prestanda förbättrades så minskade behovet för användarna att byta batteri under telefonens livslängd, förklarar Fredrik Pantzar, Group Product Manager på Samsung Nordic.
Storsatsningar inom fordonsindustrin
Det pågår flera satsningar i miljardklassen i Europa baserade på litiumjonbatteritekniken. Dessa handlar främst om batteriframställning för fordon – bilar och el-cyklar.
En av storsatsningarna är svenska Northvolt som står inför flera uppförsbackar för att kunna förse bilindustrin med fossilfria bränslekällor. För att skala upp tillverkningen kommer det krävas stora investeringar och mycket kunskap.
– Det finns en mängd utmaningar med att få till en industriell och lönsam produktion, till exempel inom designen av battericeller där vi behöver nå fordonstillverkarnas komplexa krav när det kommer till mål som prestanda, säkerhet och kostnader, säger Anders Thor, External Relations Manager på Northvolt.
Inom fordonsindustrin tar det cirka tre till fyra år från första designen av en battericell till att den är i produktion. Det är med andra ord extremt betydelsefullt att ha koll på teknikutvecklingen.
– Vi har idag stort fokus på att utveckla och producera batterier som kommer att komma ut på marknaden mellan 2021 och 2023. Men samtidigt arbetar vi parallellt för att förbereda för nästa generations batterikemi, säger Anders Thor.
Anders Thor, External Relations Manager på Northvolt.
Produktionens miljöpåverkan är ett annat dilemma som behöver tas med i beräkningen.
– Det krävs mellan 60 till 80 kilowattimmar energi in i produktionen för att kunna producera en kilowattimme batterikapacitet. Vårt mål är att tillverka världens grönaste batterier, inte minst för att vi kommer använda förnybar energi från vattenkraft till fabriken som ligger i Skellefteå, säger Anders Thor.
Återvinning
Äldre batterier med bly eller kadmium var rena naturkatastroferna, som produkter betraktade, men även om dagens teknik inte är lika giftig är återvinning väldigt viktigt i sammanhanget.
El-Kretsen är det största nationella insamlingssystemet för batterier i samarbete med landets samtliga kommuner. Organisationen är ett icke-vinstdrivande företag som ägs av 19 branschföreningar. Förra året omhändertogs 126 119 ton uttjänta batterier och apparater.
Kristina Eriksson, El-Kretsen.
– Insamlingsvolymen har under många år legat ganska stadigt, men trenden de senaste åren har varit nedåtgående i vikt räknat. Förklaringen är att produkterna som samlas in väger mindre, men vi har gjort studier som visar att vi faktiskt samlar in fler produkter än innan, förklarar Kristina Eriksson, ansvarig för operativ styrning och kvalitetssäkring på El-Kretsen.
Ett problem i återvinningssystemet är att svenska folket verkar hamstra batterier och apparaterna de används i. De svenska hushållen förvarar mer än 6 000 ton förbrukade batterier och drygt 26 000 ton uttjänta batteridrivna el-prylar.
– Konsumenten känner igen att det är värdefulla varor, det kan finnas personlig information lagrat i minnen och hårddiskar och de vill att produkten ska komma till användning för att den fortfarande fungerar. Det är de sistnämnda utmaningarna som behöver lösas för att lagren i byrålådorna ska börja tunnas ut, menar Kristina Eriksson.
Framtidens batteri
De förhärskande li-jon batterierna innehåller en vätska, elektrolyt, som om den vore fastare skulle innebära att både kapacitet och effekt skulle kunna mångdubblas. Många menar att den fasta elektrolyten är nästa generations batterier. Det pågår en febril och välfinansierad aktivitet över hela världen för att hitta nya kombinationer av material som är stabila och kan massproduceras.
– Det uppstår ständigt rykten och oseriösa nyheter om nya superbatterier. Som forskare inser jag snabbt att de uppblåsta resultaten inte stämmer. Vi gläds istället åt att kunna förbättra den befintliga tekniken med, låt säga, 20 procent, säger Kristina Edström vid Uppsala universitet.
Vid universitet bedrivs forskning på flera olika kemiska sammansättningar, exempelvis med keramiska material. Det kan ta upp till tio år innan en helt ny typ av energilagring i batteriform är redo att lämna laboratorierna och finns i var persons hem eller fordon.
Trenden är dock otvetydig: återuppladdningsbara batterier blir mindre i storlek, har bättre prestanda och laddar snabbare för varje ny produktgeneration.
