Amerikansk gennembrud for ny type elbil-batteri

Amerikanske forskere har opfundet et halvflydende lithium-ion-batteri, som kan tankes op med energivæske på tankstationer. Det giver mulighed for at lagre energien, hvor den bliver produceret, og derpå transportere den med tankbiler.

En helt ny batteri-type fra MIT's (Massachusetts Institute of Technology) laboratorier i USA ligner et gennembrud for batterier til elbiler og til energioplagring på kraftværker. Elbilernes aktuelle svagheder er som bekendt den høje pris på lithium-ion-batterier og den tid, det tager at oplade dem. Begge problemer ser ud til at blive løst med MIT's nye og helt anderledes koncept. Det fremgår af en pressemeddelelse fra instituttet.

Der er altså tale om et såkaldt flow-batteri. Men systemet adskiller sig meget fra de eksisterende typer af flow-batterier. Blandt andet er energi-tætheden 5-20 gange så høj.

»Denne demonstration af et halv-flydende lithium-ion-batteri er et stort gennembrud, som viser, at opslemmede, aktive stoffer kan bruges til at oplagre energi. Dette fremskridt har kæmpemæssig betydning for fremtidens energiproduktion og -lagring,« siger professor Yury Gogotsi fra Drexel Universitys nanoteknologiske institut i pressemeddelelsen.

Læs også: Sådan virker batteriet, der kan oplades med væske

Og samtidig er teknologien billig at skalere op i store størrelser, og det giver håb for kraftværker, som ikke råder over højtliggende bjergreservoirer med vand til energilagring.

Som at fylde en benzintank

Det nye batteri gemmer nemlig energien i nano-små katode- og anode-partikler med lithium-ioner, som er opslemmet i to væske-elektrolytter af alkyl-karbonat. Elektrolytterne holdes adskilt med en membran, som tillader de elektriske bærere at passere - elektroner eller ioner. Strømmen udtages fra kemisk passive elektroder på hver side af menbranen.

Efterhånden som energien i væsken bruges, pumpes mere væske igennem cellen. Det sker med et sæt slanger og en peristaltisk pumpe.

Når energien i elbilens tank er opbrugt, skfiter man elektrolytterne ud. Dermed kan optankning af en elbil ske ved at fylde væsker på ved en tankstation, ligesom man gør med en nutidig benzinbil. Det løser tidsproblemet med opladning af elbiler.

Og på den måde kan opladnings-funktionen adskilles fysisk fra afladningsfunktionen. Opladningen af væsken kan ske på et kraftværk eller ved en vindmøllepark, væsken kan derpå distribueres med tankbiler og pumpes over i elbiler, hvor den aflades under kørslen.

To år til færdig prototype

De valgte anode- og katode-materialer samt elektrolytten er dog ikke optimale endnu. Men professor Yury Gogotsi siger:

»Jeg ser ikke noget fundamentalt problem, som ikke kan løses - det er hovedsageligt ingeniørmæssige opgaver. Men selvfølgelig kan det tage år at udvikle fungerende systemer, der kan konkurrere økonomisk og ydelsesmæssigt med nutidens tilgængelige batterier.«

MIT's forskningsbevilling løber i tre år fra 2010, og når perioden er slut, skal forskerne være klar med et fuldt fungerende prototype-system i reduceret størrelse. Prototypen skal være klar til produktmodning til erstatning af nutidens el-bil-batterier.

Foreløbig er forskningsresultatet beskrevet i en artikel, som er offentliggjort 20. maj i magasinet Advanced Energy Materials.

Dokumentation

Pressemeddelelse fra MIT

Kommentarer (26)

.......så er det ikke bare biler der får fordele deraf, men vindmøllestrømmen kan så oplagres på fornuftig vis og man får en energilogistik der minder om benzinbilers og som gør noget fornuftigt ved elbilers aktionsradius og vindmøllernes "overskudsstrøm".

Det bliver interessant at følg den udvikling .....som hvis den lever op til forventningerne må kaldes det nødvendige gennembrud.

  • 0
  • 0

.......så er det ikke bare biler der får fordele deraf,[...]

Olieselskaberne vil helt sikkert også være begejstrede for ikke at skulle afskrive hele deres leverings-infrastruktur og rense alle deres forurenede grunde op.

Hvis ikke MIT allerede har gjort det, burde de spørge oliebranchen om ikke det her var forskning der var værd at investere i.

Poul-Henning

  • 0
  • 0

"....Opladningen af væsken kan ske på et kraftværk eller ved en vindmøllepark, væsken kan derpå distribueres med tankbiler og pumpes over i el-biler, hvor den aflades under kørslen."

Hvorfor ikke spare tankbilerne, og transportere energien via elnettet og "nær-producere" væskerne På "tankstationerne"?

  • 2
  • 0

Man skal nok ikke glæde sig for tidligt! Der er sikkert mange spørgsmål som skal afklares og meget forskning der skal udføres før det kan realiseres.
Hvad er f.eks. den miljømæssige omkostning ved fremstilling af væsken til lithium-ion batteriet?

  • 0
  • 0

Infrastrukturmæssigt, vil det da give mere mening, at smide et elkabel ud til tankstationer, og genoplade væsken her - frem for at transportere væsken frem og tilbage?

  • 0
  • 0

Brændselsceller har jo netop den samme fordel med hurtig opladning. Derudover kan elektrolyse og brændselsceller bruges som energilager. Om denne type batteri eller brændselsceller vil være den bedste løsning til henholdsvis energilager og transportformål må være et spørgsmål og virkningsgrad, pris og levetid. Til transportformål vil vægt/volumen også spille en stor rolle.

  • 0
  • 0

Det ville være interessant med et bud på effektiviteten af opladnings- og afladningsprocesserne.

Hvis effektiviteten er god kan dette virkelig revolutionere!

  • 0
  • 0

Jeg har læst artiklen, men kan ikke finde noget omkring hvordan væsken/batteriet opføre sig ved forskellige temperaturer.

Det kunne være interessant at vide:

1) Ved hvilken temp. væsken fryser?
2) Hvad er kapaciteten ved dk vinter temp?
3) Er de stabile nok til at kunne sættes sammen så der opnås højere spændinger?

Det ser ikke ud til at kunne aflades/oplades særlig hurtigt - er der nogen derude med mere viden, der kan bekræfte/afkræfte dette. Hvis det ikke kan aflades særlig hurtigt bliver det ikke så sjovt at putte det i en bil!

  • 0
  • 0

Hvis denne opfindelse holder bare de 5x energitæthed, vil kloden hurtigt komme til at se anderledes ud. Selv oliesheikerne kan bruge deres iøvrigt værdiløse ørken til vedvarende energikilder, og [u]som nævnt tidligere[/u] - transportere vædsken hvorhen det måtte være ønskeligt, bl.a. med deres eksisterende infrastruktur.

"....Hvorfor ikke spare tankbilerne, og transportere energien via elnettet og "nær-producere" væskerne På "tankstationerne"?

Nu må man jo forudsætte at transporten af denne vædske vil ske med [b]el-vædskedrevne tankvogne og -skibe[/b] (som kan tankes på produktionsstedet), så der bliver nok ikke den store forskel i forhold til tabet der opstår, når strømmen sendes med el-nettet, og nu har det jo stort set altid været sådan at jo større (og mere optimale) produktionsanlæg man producerer på, jo billigere og mere effektivt vil produktionen ske, så distributionsformen vil kræve præcise beregninger, når de enkelte parametre kendes helt nøjagtigt.

Små-anlæg vil selvfølgelig have deres berettigelse visse steder, men det vil f.eks. garanteret være uhensigtsmæssigt (i det mindste rent økonomisk) at have mange små produktionsanlæg spredt rundt i en storby.

Elnets-distribution vil have sin berettigelse, når man nu får "tapeseret" Sahara og de andre ørkner med nye højeffektive solceller, og skal transportere strømmen den lange vej ind til civilisationen - eller fra vindmølleparkerne langt pokker i vold ude i havet/vildmarken, men det skal gennemregnes altsammen..

  • 0
  • 0

Selvom batterivæsken kan genbruges, må den være dyr - og tab eller spild, vil koste meget.

Hvordan skal sikres, at alt væsken genbruges, og at der ikke opstår spild ved optankningen?

Hvis der ved optankningen gives et beløb, for den brugte væske, og tages et lidt højre beløb, for den nye, så kan vi forestille os, at biler sælges helt uden væske (reelt uden batteri), og dermed bliver mega billige. Til gengæld, vil første optankning koste kassen.

  • 0
  • 0

Hmm, et billigt batteri med dobbelt kapacitet, det må være egnet for quick drop som i Better Place konceptet, du kan ikke lynlade, men skal forbi en byttestation for hver 400km.

Vi kan altså have standart batteriet til at pendle og natlade til daglig brug, og tage forbi en byttestation og få dobbeltpakken når vi skal langt.

  • 0
  • 0

Hvad vil der ske, hvis denne væske tabes i naturen, eller man får den på fingrene og efterfølgende kommer til at sutte på sin finger?

Toxologi omkring nanopartikler er i forvejen et meget lidt belyst område, fordi forskerne ikke kan finde måder at teste tingene ordenligt på (som beskrevet tidligere her på ing.dk).

  • 0
  • 0

Hej David ...dyp din finger i benzin og sut på den.

Selvfølgelig skal giftigheden defineres, da væsken sikkert ikke kan uskadeligøres på kommunekemi .

Sarkasme forekommer :o)

  • 0
  • 0

@Christian Bang-Møller

Til transportformål vil vægt/volumen også spille en stor rolle.

Netop, som jeg forstår det efter artiklen er det derfor de arbejder på en palette af løsninger, så et batteri til el-bilen har en target pris på 250$ per kWh, og fylder og vejer det halve af det traditionelle batteri, men til at fylde i et vindmølletårn, eller som et fodboldbanestort batteri ved et kraftværk, vælger man en billigere kemi, og slipper afhængigt af valget med ned til 100$ per kWh.

Hvad elektrolytten koster i et lukket system uden spild, er vel underordnet.

Det traditionelle batteri har en energieffektivitet på 88%, det nye har indtil videre 80%, så der skal lige arbejdes et par år mere, men det lyder da lovende.

  • 0
  • 0

Beklageligvis en typisk Ingeniøren artikkel, kendetegnet ved fravær af anvendelige tal.

Kunne man ikke forlange at journalisten skaffede sig ordentlig besked, inden man trykker en artikel?

  • 1
  • 0

Jeg synes det er fint sådan som artiklen er bygget op, det handler om at gøre det tilgængeligt for alle, uafhængig af ingeniørmæssig baggrund. Dem som interesserer sig for de tekniske detaljer kan jo bare følge ING' link til den originale artikel samt linket til research-dokumentet?

Dokumentet, med alle dataer, grafer osv, nok til at mætte enhver nysgerrighed:
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002...

Edit: Og nu jeg kigger på dokumentet, kan jeg godt forstå hvorfor der ikke er flere detaljer med. Hvilke dataer ville du foreslå de burde have lagt i artiklen?

  • 0
  • 0

Hej Bjarke

Min pointe var bare, at denne nye væske kan måske fremstå som uskadelig - den hverken lugter som benzin eller er måske brandfarlig - men når den består af nanopartikler, så har man ringe erfaring med hvad de gør ved vores krop og ved miljøet - og det synes jeg tit er en overset faktor, når nogle kommer frem med nye fantastiske nanomaterialer.

  • 0
  • 0

Så vidt jeg kan se af artiklen er energitætheden ca 400Wh/liter eller 200Wh/kg. Volumenmæssigt er det 1/20 af benzin.
Det kræver altså en stor tank, selv når man regner med at en benzinmotor kun udnytter 25% af energien. Det bliver stadig en 5 gange større tank for ækvivalent strækning.

  • 0
  • 0

Hvergang der komme nye vidunderstoffer på markedet viser det sig, at det er farligt for nogle.

Pennicillin var livsfarligt for min fader og gluten er det for andre. PCB skal udryddes :o)

Lad os nu se hvad det er for noget, før end vi forbyder det :o)

  • 0
  • 0

Enig. En hurtig beregning siger mig at en energitæthed for "Cambridge Crude" på 400-500 Wh/L og et typisk elbil-forbrug på 150 Wh/km giver en "brændstoføkonomi" på 3 km/L. Moderne biler kører 15-20 km/L benzin, altså 5-7 gange længere.

Jeg efterlyser i øvrigt noget om virkningsgrader i artiklen. De nævner at den nok er bedre end andre flow-batterier pga. lavere tab til at transportere væsker, men hvor godt er det?

  • 0
  • 0

Hvis jeg havde tid og blev betalt for det kunne jeg sikkert godt læse den oprindelige artikel og danne mig et billede af, hvad det nýe batteri kunne yde, så jeg kunne sammenligne med benzin eller dieselolie.

Til sammenligning er den nedre brændværdi

32,9 MJ per liter benzin
35,9 MJ for en liter dieselolie

svarende til henholdsvis 9,1 og 9,97 kWh.

Er det for meget forlangt at Ingeniørens journalister kan håndtere og anvender SI enhedern?

Eller er Ingeniøren skrevet for den om tekniske spørgsmål uinteresserede del af befolkningen?

  • 1
  • 0

Nu er formålet med ING ikke at skulle gennemgå fler-sidede researchpapers. De har videregivet alle de informationer der var i MIT's pressemeddelelse, det må være nok. Til slut så får du nok mest ud af at skrive til forfatteren næste gang, med forslag til hvad der kunne tilføjes.

  • 0
  • 0