Svovl har længe været en darling i batteriforskningen. Stoffet er ekstremt billigt, findes i enorme mængder og rummer masser af energi. Alligevel har svovlbatterier år efter år skuffet, når teorien skulle omsættes til virkelige produkter. Nu hævder kinesiske forskere at have knækket en ny del af koden – ved at bruge svovl på en helt anden måde end normalt.
I stedet for at lade svovl fungere som et passivt lager for ioner, lader forskerne svovl afgive elektroner direkte. Det lyder som en teknisk detalje, men konsekvenserne kan være markante: En laboratoriebatteritype, der både lover ekstrem energitæthed og en pris, som kan få selv billige natrium-batterier til at ligne luksusvarer.
Svovl på overarbejde
Normalt bruges svovl i lithium-svovl-batterier, hvor det binder lithium-ioner. Problemet er, at svovl er kemisk ustyrligt og danner uønskede forbindelser, som hurtigt ødelægger batteriet. I den nye tilgang vender forskerne svovlets kaos til en fordel.
Her fungerer svovl som selve energikilden. Når batteriet aflades, afgiver svovl elektroner og reagerer med klor fra elektrolytten. Samtidig bliver natrium aflejret som metal på en simpel aluminiumsfolie i den anden ende af batteriet. Resultatet er et natrium-svovl-batteri, der ikke kræver dyre materialer eller sjældne metaller.
På papiret lyder det næsten for godt til at være sandt – og derfor er stabiliteten afgørende. Ifølge forskerne kan batteriet klare omkring 1.400 opladningscyklusser, før kapaciteten for alvor begynder at falde. Endnu mere opsigtsvækkende er, at batteriet bevarer over 95 procent af sin ladning, selv efter mere end et år uden brug.
Det er tal, som mange eksperimentelle batteriteknologier aldrig når i nærheden af.
Energital, der får øjenbrynene op
Forskerne oplyser en energitæthed på over 2.000 watt-timer per kilo, når man ser på elektroderne. Det er langt over, hvad nutidens natrium-ion- og natrium-svovl-batterier kan præstere – og i samme liga som de mest optimistiske fremtidsscenarier for batterier.
Her skal man dog holde tungen lige i munden. Tallene gælder ikke for et færdigt batteri med kabinet, styringselektronik og sikkerhedssystemer. I praksis vil energitætheden derfor være væsentlig lavere.
Det mest opsigtsvækkende er måske ikke ydelsen, men prisen. Forskerne vurderer, at råmaterialerne kan bringe prisen ned omkring 5 dollar per kilowatt-time. Det er under en tiendedel af prisen på mange af de billigste batterityper i dag.
Hvis – og det er et stort hvis – teknologien kan masseproduceres uden at miste sine fordele, kan det få enorm betydning for energilagring, elnet og måske på sigt også elbiler.
Fra laboratorium til virkelighed
Der er dog stadig langt fra et forskningslaboratorium til et batteri i din garage eller bil. Kemien er kompleks og sikkerhed, holdbarhed og produktion i stor skala er stadig ubesvarede spørgsmål.
Alligevel er forskningen et vigtigt signal: Batterifremtiden behøver ikke kun at handle om lithium. Hvis råmaterialer bliver dyrere eller sværere at skaffe, kan svovl vise sig at være et af de mest værdifulde kort på hånden.
Magasinet Nature har udgivet forskernes rapport. Den kan læses her.
