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 vid Chalmers universitet bestämde sig för att studera natriumjonbatterier, som använder natrium istället för litium . I sin senaste forskning genomförde de en omfattande livscykelanalys av dessa batterier. Studien fokuserade på att analysera batteriernas övergripande miljö- och resursmässiga konsekvenser, från utvinning av råvaror till de sista tillverkningsstegen. De upptäckte att natriumjonbatterier har samma klimatpåverkan som litiumjonbatterier men utan risk för råvarubrist.
Rickard Arvidsson , docent i miljösystemanalys vid Chalmers, säger: ”Vi kom fram till att natriumjonbatterier är mycket bättre än litiumjonbatterier när det gäller påverkan på mineralresursbrist, och motsvarande när det gäller klimatpåverkan. Beroende på vilket scenario man tittar på hamnar de på mellan 60 och drygt 100 kilogram koldioxidekvivalenter per kilowattimme teoretisk lagringskapacitet för el, vilket är lägre än vad som tidigare rapporterats för denna typ av natriumjonbatteri. Det är helt klart en lovande teknik.”
Dessutom fann forskarna flera potentiella strategier för att ytterligare minimera klimatpåverkan , inklusive utveckling av en mer miljövänlig elektrolyt, vilket visade sig bidra avsevärt till batteriets totala påverkan.
Om studien
Denna studie analyserar miljö- och resurspåverkan av två typer av natriumjonbattericeller . Den beaktar batteriernas hela livscykel, från utvinning av råmaterial till tillverkning av cellerna. Studien fokuserar på en funktionell enhet på 1 kWh teoretisk lagringskapacitet för el på cellnivå. Båda typerna av battericeller är huvudsakligen beroende av lättillgängliga råmaterial.
Anoden består av hållbart kol som utvinns ur antingen biobaserat lignin eller fossila resurser. Katoden består av en speciell blandning som kallas preussiskt vitt, bestående av natrium, järn, kol och kväve. Elektrolyten består av ett natriumsalt , speciellt utformat 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-sjövattenbatterier för kort- och långsiktig stationär energilagring
Behov av natriumjonbatterier
Professor Rickard Arvidsson sa: ”Materialen vi använder i framtidens batterier kommer att vara viktiga för att kunna ställa om till förnybar energi och en fossilfri fordonsflotta.”
Enligt Europeiska kommissionens lag om kritiska råvaror förväntas efterfrågan på kritiska material för råbatterier öka enormt. Detta förväntas i takt med att europeiska länder snabbt övergår 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 blir en dominerande teknik i världen, och de är bättre för klimatet än fossilbaserad teknik, särskilt när det gäller transporter. Men litium utgör en flaskhals. Man kan inte producera litiumbaserade batterier i samma takt som man vill producera elbilar, och fyndigheterna riskerar att uttömmas på lång sikt. Dessutom är utvinningen av viktiga batterikomponenter, såsom litium och kobolt, huvudsakligen koncentrerad till begränsade platser globalt. Denna koncentration utgör ett betydande hot mot den totala tillgången”, tillade professor Rickard.
Källa : Resurseffektivt och klimatvänligt med natriumjonbatterier
