Hem Hållbarhet Världens första laddbara cementbaserade batteri

Världens första laddbara cementbaserade batteri

Illustration: Yen Strandqvist/Chalmers.

Flera år av experiment och tester på Chalmers har nu gett resultat. Forskarna Emma Zhang och Luping Tang har utvecklat världens första återuppladdningsbara cementbaserade batteri.

– Studier kring teknik för cementbaserade batterier har visat på väldigt låg batterieffekt, så vi behövde tänka utanför boxen. Konceptet vi utvecklat – som också är återuppladdningsbart – har aldrig tidigare prövats. Men vi har nu en metod som fungerar väl i labbskala, berättar Emma Zhang.

Konceptet för batteriet utgörs av en cementbaserad mix där kolfiber blandats i för att ge ledningsförmåga och böjhållfasthet. Inbäddat i mixen ligger en metallpläterad kolfiberväv: järnpläterad i anodlagret och nickelpläterad i katodlagret.

Konceptet för batteriet utgörs av en cementbaserad mix där kolfiber blandats i för att ge ledningsförmåga och böjhållfasthet.

Det cementbaserade och återuppladdningsbara batteriet har en genomsnittlig energitäthet på 7 wattimmar per kvadratmeter (eller 0.8 wattimme per liter).

Uppskattningar av prestandan tyder på en tiofaldig förbättring mot tidigare försök. Energitätheten är låg jämfört med dagens kommersiella batterier, men fördelen är att det kan användas i mycket stora volymer i byggda strukturer.

Det finns mängder av användningsområden om konceptet utvecklas ytterligare och kommersialiseras.

– Vi ser framför oss att denna teknik i framtiden kommer att innebära hela höghus med konstruktionsdelar av funktionell betong. Givet att vilken betongdel som helst skulle kunna ha ett lager av denna elektrod inbäddad, skulle det innebära gigantiska volymer av funktionell betong.

Konceptet att använda byggnader och infrastruktur för lagring av stora volymer energi skulle kunna vara ett revolutionerande bidrag till att lösa energikrisen. Men det stannar inte vid funktionell betong i höghus, utan forskarna ser många fler möjligheter.

– Tekniken kan användas tillsammans med solpaneler för att ge elektricitet och som källa för så kallad strukturell hälsoövervakning i vägbroar och hamnar, där sensorer drivna av ett cementbaserat batteri kan upptäcka sprickor eller korrosion, säger Emma Zhang.

Cementbaserade batterier skulle även kunna användas för att driva LED-belysning och 4G-uppkoppling m.m. på avlägsna platser, eller som katodskydd mot armeringskorrosion i betongkonstruktioner. Potentialen i att addera funktionalitet ger betongen en ny dimension.

Det cementbaserade batteriet befinner sig fortfarande på ett tidigt stadium. De tekniska utmaningarna som måste överbryggas för att kunna kommersialisera tekniken handlar främst om batteriets livslängd och att utveckla hållbara återvinningsmetoder.

– Då våra byggda strukturer konstrueras för att stå i femtio till hundra år så måste cementbaserade batterier antingen utvecklas så att de matchar detta, eller kompletteras med en teknik för utbyte och återvinning då dess livslängd är slut. I nuläget är innebär det en stor utmaning utifrån den tekniska synvinkeln, säger Emma Zhang.