Det sker snabba framsteg inom batteriteknik när forskare strävar efter att upptäcka nästa era av hållbar energilagring. Det ideala batteriet bör ha en lång livslängd, en anmärkningsvärd energikapacitet och en strömlinjeformad produktionsprocess. Med detta i åtanke utvecklar de natriumjonbatterier som kan revolutionera förnybara energikällor. Salt och biomassa från skogsindustrin är råvaran till dessa batterier.
Forskarna på Chalmers högskola beslutat att studera natriumjonbatterier, som använder natrium istället för litium. I sin senaste forskning genomförde de en omfattande livscykelbedömning av dessa batterier. Studien fokuserade på att analysera batteriernas övergripande miljö- och resurskonsekvenser, från utvinning av råmaterial till slutskedet av tillverkningen. De upptäckte att natriumjonbatterier har samma klimatpåverkan som litiumjonbatterier men utan risk för råvarubrist.
Rickard Arvidsson, säger docent i miljösystemanalys vid Chalmers, "Vi kom fram till att natriumjonbatterier är mycket bättre än litiumjonbatterier när det gäller påverkan på mineraltillgångsbrist, och likvärdiga när det gäller klimatpåverkan. Beroende på vilket scenario man tittar på hamnar de på mellan 60 och drygt 100 kilo koldioxidekvivalenter per kilowattimme teoretisk ellagringskapacitet, vilket är lägre än vad som tidigare rapporterats för denna typ av natriumjonbatterier. Det är helt klart en lovande teknik.”
Dessutom hittade forskarna flera potentiella strategier för att ytterligare minimera klimatpåverkan, inklusive utvecklingen av en mer miljövänlig elektrolyt, som visade sig bidra väsentligt till batteriets totala påverkan.
Om studien
Denna studie analyserar miljö- och resurspåverkan av två typer av natriumjonbattericeller. Den tar hänsyn till batteriernas hela livscykel, från utvinning av råmaterial till tillverkning av celler. Studien fokuserar på en funktionell enhet på 1 kWh teoretisk ellagringskapacitet på cellnivå. Båda typerna av battericeller är i första hand beroende av lättillgängliga råvaror.
Anoden består av hållbart kol härrör från antingen biobaserat lignin eller fossila resurser. Katoden består av en speciell blandning kallas preussisk vit, bestående av natrium, järn, kol och kväve. Elektrolyten innefattar en natriumsalt, speciellt designad för framtida omfattande produktion. Två distinkta elblandningar undersöktes, tillsammans med två olika typer av allokeringsmetoder för resurser och utsläpp.
- En där miljö- och resurseffekterna fördelas på samproducerade produkter baserat på massa
- En annan metod fördelar all påverkan på huvudprodukten inklusive natriumjonbatteri tillsammans med dess komponenter och material.
Se även: Från land till butik: Natrium-havsvattenbatterier för kort- och långtidsstationär energilagring
Behov av natriumjonbatterier
Prof. Rickard Arvidsson sa, "De material vi använder i framtidens batterier kommer att vara viktiga för att kunna gå över till förnybar energi och en fossilfri fordonsflotta."
Enligt Critical Raw Materials Act av Europeiska kommissionen, förväntas efterfrågan på kritiska material för råbatterier öka enormt. Detta förväntas då europeiska länder snabbt går över till elfordon och förnybara energisystem.
Natriumjonbatterier som kan revolutionera förnybara energikällor eftersom de möter den gröna omställningens krav kommer att kräva ökad lokal produktion av batterier. Det kommer också att öka efterfrågan på andra innovativa fossilfria teknologier och en konstant tillgång på råvaror. Denna produktion innebär dock en betydande risk för försörjningsstörningar på grund av de begränsade råvarukällorna.
"Litiumjonbatterier håller på att bli en dominerande teknik i världen och de är bättre för klimatet än fossilbaserad teknik är, särskilt när det kommer till transporter. Men litium utgör en flaskhals. Man kan inte producera litiumbaserade batterier i samma takt som man vill producera elbilar, och fyndigheterna riskerar att ta slut på lång sikt, eftersom extrabatterier och extrakomponenter av litium är nödvändiga. huvudsakligen koncentrerad till begränsade globala platser. Denna koncentration utgör ett betydande hot mot det totala utbudet. tillade prof. Rickard.
