Batterier, som driver alt fra smarttelefoner til elbiler, er en viktig strømkilde i hverdagen. Men, batterier er vel ikke akkurat spesielt miljøvennlige? Ettersom dette er tilfelle, er kappløpet i gang for å finne et mer bærekraftig alternativ til det tradisjonelle litiumionbatteriet.
Nysgjerrig? Ta en titt på dette galleriet for å lære om noen viktige utfordrere i kappløpet.
Første utfordrer er natrium-ion-batterier. Disse er i utgangspunktet like litiumionbatterier, men de erstatter litiumionene (som bærer ladningen) med natriumioner.
Det fine med å bruke natrium i stedet for litium, er at det er mye lettere å få tak i. Faktisk kan salt fra havet brukes til å utvinne natrium stort sett hvor som helst i verden.
Ulempen med natriumbatterier er imidlertid at natriumioner er større enn litiumioner. Dette betyr lavere energitetthet, noe som vil bety kortere batterilevetid for mobiltelefoner, mindre rekkevidde for elektriske kjøretøy osv.
Neste utfordrer er litium-svovel-batterier, som erstatter kobolt (det anodiske materialet som er vanskelig å skaffe i et litium-ion-batteri) med svovel.
Fordelen med litium-svovelbatterier, bortsett fra å ha råvarer som er enkle å skaffe, er at de har høy energitetthet og lave produksjonskostnader.
Den største ulempen med dette alternativet for øyeblikket, er den raske nedbrytningshastigheten. Det er derfor litium-svovelbatterier ennå ikke benyttes i vanlig elektronikk.
Kanskje den mest håpefulle utfordreren i dette kappløpet er faststoffbatterier. Disse er som litiumionbatterier, bortsett fra at de bruker et fast elektrolyttmedium, i stedet for et flytende, for å la ioner strømme mellom elektrodene.
Fordelen med faststoffbatterier fremfor tradisjonelle litiumionbatterier, er at de har mye lavere risiko for antennelse.
Faststoffbatterier har også større ledeevne, noe som burde bety bedre kapasitet og ladehastigheter fra enheter som bruker denne teknologien.
Brenselceller med hydrogen, kan egentlig ikke beskrives som et batteri, men løsningen har likevel dukket opp som et populært alternativ når det gjelder å produsere ren energi.
Brenselceller på hydrogen fungerer ved å kombinere hydrogen med oksygen i luften for å produsere elektrisitet og vanndamp. Prosessen er fullt ut miljøvennlig.
Ulempen med hydrogenbrenselceller er at de må lages. Dette er svært kostbart og ikke mange land i verden har infrastrukturen til å realisere dette.
Et alternativ, som er i de tidlige stadiene av forskningen, er vannholdige magnesiumbatterier, som bruker magnesiumioner til å bære ladningen i stedet for litiumioner.
Fordelen med dette alternativet er den rikelige tilgjengeligheten og høyere ikoniske ladningen av magnesium. Dette betyr en høyere energitetthet fra cellen av samme størrelse.
Det er fortsatt flere ubesvarte spørsmål når det gjelder magnesiumbatterier, for eksempel hvilke katodematerialer man bør bruke. Materialene som brukes i litiumionbatterier vil ikke fungere.
Et annet lovende materiale når det gjelder å lage batterier er grafen, verdens tynneste materiale. Den består av et enkelt lag med karbonatomer.
Grafen har mange egenskaper som gjør det til en sterk kandidat i kampen om å erstatte litium, det er sterkt, lett og har utmerket elektrisk ledningsevne.
Imidlertid er grafen så dyrt at det foreløpig ikke er levedyktig for bruk i kommersielle produkter. Det koster mer enn 600 000 kroner per tonn.
Neste konkurrent er aluminium, som både er en lett tilgjengelig ressurs og et av materialene det er lettest å resirkulere.
Aluminium har også den ekstra fordelen at det er mye billigere enn litium. Det er derfor en favoritt blant forskere som jobber med å utvikle alternative batteriteknologier.
Det australske selskapet Graphene Manufacturing Group, hevder for eksempel at deres aluminiumsbatterier lades 60 ganger raskere enn motparten av litium-batterier.
Forskere eksperimenterer også med jern som et alternativ til litium. Jern har angivelig mindre tendens til å miste effektivitet enn litium.
Foreløpig er problemet med jernbatterier at de er for store til å brukes til forbruksvarene vi trenger dem til, som mobiltelefoner og elbiler.
Imidlertid kan jern likevel være et bærekraftig alternativ til praktisk strømlagring. Faktisk har et Oregon-basert selskap nylig investert tungt i denne teknologien.
Silisium er et annet materiale av interesse for batteriforskere. Det vil aldri erstatte litium fullt ut, men silisium kan inkluderes i litiumbatterier for å få dem til å vare lenger.
I dag bruker litiumionbatterier grafitt som en av hovedkomponentene. Litiumet slipper imidlertid gjennom hullene i karbonlagene, noe som resulterer i tap av lagring over tid.
Det å bruke silisium istedenfor grafitt, vil både redusere denne lekkasjen og gjøre batteriene lettere.
Det siste alternativet på listen er hamp, et materiale som allerede er høyt ansett for hurtig vekst, evnen til å binde karbon og allsidigheten som en rik kilde på fiber.
Bemp, et nyetablert selskap i Texas, foreslo å bruke hamp for å lage alternative batterier, og har allerede utviklet en batteritype av borkarbon ved å bruke hamp.
Bærekraftige alternativer til litiumionbatterier
Kappløpet om å finne det mest levedyktige alternativet
LIVSSTIL Vitenskap
Batterier, som driver alt fra smarttelefoner til elbiler, er en viktig strømkilde i hverdagen. Men, batterier er vel ikke akkurat spesielt miljøvennlige? Ettersom dette er tilfelle, er kappløpet i gang for å finne et mer bærekraftig alternativ til det tradisjonelle litiumionbatteriet.
Nysgjerrig? Ta en titt på dette galleriet for å lære om noen viktige utfordrere i kappløpet.