Det periodiske system begrænser udvikling af bedre batterier
Funktionaliteten stormer frem i bærbar elektronik, men det kniber med kvantespringene inden for den tilhørende batteriteknologi.
Det går relativt langsomt for forskerne med at forbedre batteriernes ydeevne. (Tegning: Lars Refn)
Læs også
Læs mere om
Mens elektronikkens ydeevne nærmest stiger eksponentielt med Moores lov, der spår en dobling i antallet af transistorer i et integreret kredsløb ca. hvert andet år, går det anderledes behersket for sig med udviklingen inden for batteriteknologi.
Således er de teknologiske kvantespring stort set udeblevet inden for eksempelvis den udbredte lithium-ion teknologi, der bruges til genopladelige batterier.
Den relativt langsomme udvikling inden for batteriydeevne skyldes, at de kemiske muligheder for at effektivisere processen, der foregår i eksempelvis lithium-ion batterier begrænser sig til grundstofferne i det periodiske system. Hvoraf det kun er et fåtal, der er praktisk anvendelige til batteriproduktion. De brugbare grundstoffer tæller blandt andet jern og kobolt.
»Man har udnyttet de muligheder, der er. Jeg tror ikke, det er realistisk med et kvantespring inden for batteriteknologi. Der er ikke så mange kandidater i det periodiske system, og dem der er, kender man allerede, og man ved, hvad de står for. Men det afgørende er, hvor langt man kan presse citronen,« siger Senior Research Manager og batteriekspert ved den finske mobilproducent Nokia Per Jørgensen Møller:
Udsagnet bakkes op af forskningsprofessor ved DTU Risøs afdeling for brændselsceller og faststofkemi Mogens Mogensen.
»Vi har det periodiske system, og det leverer et ret begrænset antal byggesten,« siger han.
Mogens Mogensen fortæller, at udviklingen inden for batteriteknologi lider under de samme begrænsninger som al anden materialeforskning – altså de byggesten, det periodiske system leverer.
Og desuden er det en stor udfordring at sammensætte kemien på en sådan måde, så batteriernes egenskaber samlet set forbedres.
»Så snart man ændrer en parameter, så får det betydning for en masse andre ting, som måske ikke kan tåle at blive ændret. Naturen har godt nok vist, at hvis bare man er opfindsom nok til at bruge materialerne i det periodiske system, så kan man nå rigtig langt. Men naturen har jo også haft et par milliarder år til det,« siger Mogens Mogensen.
Han tvivler på, at elektronikbranchen kommer til at opleve teknologiske kvantespring inden for udviklingen af eksempelvis lithium-ion batterier, hvor forskningen oftest handler om at finde frem til de bedste kompromisser.
»Batterier er ét stort kompromis. Der er rigtig mange måder at sætte kemien sammen på. Og alle de forskellige bud på kemien i lithium-ion batterier er jo et udslag af, at det er meget svært at finde den ideelle løsning,« siger Mogens Mogensen.
Helt stille står batteriudviklingen dog ikke. Blandt andet forskes der i at forbedre de kemiske egenskaber via nanoteknologi, så batterierne kan genoplades flere gange, opnå større energitæthed og effekttæthed. Men der er alligevel langt til den eksponentielle udvikling, der foregår i de dele af elektronikbranchen, hvor Moores lov hersker.
»Du får væsentligt mere processorkraft i dag, end du gjorde tidligere for den samme mængde strøm. Men mængden af funktioner er steget voldsommere end energireduktionen i hardwaren. Så på den måde kan man sige, der er sket en tilbagegang i forhold til brugstid,« siger Per Jørgensen Møller.
