Köldtåliga batterier behåller kraften längre i kalla klimat

– Elektrolyten blir trögflytande i kyla. Därför bromsas jonerna och batteriet tappar i kraft, säger Elin Lager.

Elin Lagers examensjobb på civilingenjörsprogrammet kemiteknik har fått stöd av Sveriges Ingenjörers miljöfond genom ett avtal med Chalmers, där miljöstipendier under året delats ut till tio exjobb med fokus på hållbarhetsfrågor. Varje examensarbete har fått 50 000 kronor.

Problemet hon jobbat med är två: elektrolyten och strukturen på batteriet.

Vad gäller elektrolyten har hon experimenterat med olika typer av lösningar för att batteriet ska upprätthålla sina egenskaper när temperaturen dalar. Ett referensbatteri var helt dött och elektrolyten frusen vid -15 °C. Elin Lagers experimentella elektrolyt fungerade däremot bra i kalla väder och faktum är att det lagrade energi lika bra vid -15° som referensbatteriet gjorde vid +12 °C.

– Det är det som varit det svåraste med exjobbet, att veta vad jag skulle blanda i elektrolyten. Det har varit många olika försök, säger Elin Lager.

Som en blöt tvättsvamp

Batteriet hon arbetat med skiljer sig också från dagens batterier. Hennes elektrolyt har en semisolid struktur, som både kan leda ström och bära vikten av en konstruktion. Där finns en porös struktur av polymerer som består av långa kedjor av organiska molekyler. I dagligt tal bygger polymerer upp det vi kallar plast. Tillsammans med en flytande elektrolyt påminner det lite om en blöt tvättsvamp.

Batterier är tunga i sig själva och måste därför sitta stadigt i till exempel ett fordon. Elin Lagers batteri har i stället en förstärkt inre struktur av kolfiber som gör att hela konstruktionen blir lättare och starkare.

– Om man skulle använda strukturella batterier i en bil, skulle vikten på bilen minska med 20 procent, säger Elin Lager.

En elbil på två ton skulle då tappa 400 kilo i vikt för samma lagringsmängd energi. Det är en enorm bantning och skulle spara stora mängder material.

Även om Elin Lagers batteri är på experimentstadiet, tror hon att de första kan komma i bruk på områden där vikten är avgörande, som i drönare och andra flygande tillämpningar.

Hon halkade in på batterispåret när hon fick ett jobb som projektassistent tidigt under studietiden. Till en början såg hon det mest som en extrainkomst, men efter hand växte intresset för batterier och hon blev sporrad att själv försöka bidra till att utveckla dem. Hon har läst kemiteknik men masterprogrammet sker inom ramen för materialkemi.

Säger nej till oljeraffinaderi

Elin Lager konstaterar att den bredaste vägen från kemiteknik på Chalmers till ett jobb leder till ett oljeraffinaderi.

– Det jobbet ville jag helst inte ha. Jag har ville bidra till samhället på ett annat sätt, särskilt en bättre miljö.

Nu ser hon fram mot att kunna ta en liten paus innan hon tillträder sin doktorandtjänst inom samma forskargrupp i höst. Hon kommer att fortsätta att utveckla batterier även som doktorand. Det handlar om att bygga en produkt som klarar flera uppgifter samtidigt.

– Just nu är polymererna där för stadgans skull, men jag vill också att de ska bli en del av batteriets funktion och flytta joner även de. Sedan skulle jag skulle uppskatta om vi kunde hitta nya material från naturen för att konstruera batterierna.