Snabbare, mindre, starkare!

av Leif Bergström Forum 2013-12, sida 34-35, 23.12.2013

LÅNGT PÅ EN LADDNING. Modern batteriteknik gör att värstingversionen av elbilen Tesla Model S accelererar 0-100 km/t på blot 4,4 sekunder och kan kör en sträcka på 500 kilometer på en laddning,

Snabbare mindre, starkare!

IH USA. Nya material, nya tillverkningsmetoder - och nya idéer - banar vägen för morgondagens mindre och mer kraftfulla batterier.

LEIF BERGSTRÖM NEW YORK X Forskare videnrad amerikanska universitet arbetar på helt olika lösningar som alla pekar mot högre kapacitet, snabbare uppladdning och mindre volym och vikt.

”Under de senaste årtiondena har elektroniken krympt. Datorernas arbetande delar har blivit mindre. Men batteriet har hamnat på efterkälken”, säger professor William King vid University of Illinois.

Mikrotekniken kan vända upp och ned på det. Nu kan energikällan vara lika avancerad som tekniken i övrigt.

Tillsammans med sina medarbetare har King experimenterat med batterier som med

FORUM FÖR EKONOMI OCH TEKNIK HB12201 hjälp av nanoteknologi fått fram små tredimensionella elektroder, mellan vilka joner flödar.

Gruppen hävdar att ett batteri av kredit kortsstorlek kan innehålla tillräcklig kraft för att starta en bil med dött blybatteri. Och de nya batterierna kan laddas upp på bråkdelen av en sekund. Omsatt till elektriska bilar är målet en snabbladdning som inte tar längre än att fylla tanken med bensin.

Självläkande elektroder, Världen över arbetar forskare med att finna lösningar för att lagra mer energi vid traditionella mobiltelefonbatteriers negativa elektroder.

Ett av de mest lovande ämnena är kisel. Men ett problern är att kisel sväller vid uppladdningen och krymper vid urladdning. Den upprepade volymförändringen orsakar sprickor, som efterhand minskar batterikapaciteten.

Ett team vid professor Zhenan Baos labb vid Stanford-universitetet har försökt täck elektrodernamedett material som tagits fram för att vara så hudlikt som möjligt i bland annat proteser. Det har resulterat i självläkande elektroder, som på bara några timmar reparerar sig själva.

”Självläkande processer är viktiga för djurs och växters överlevnad och livslängd. Vi vill ge litiumbatterier samma kapacitet så att de också kan få en lång livslängd” förklarar en av forskarna, Chao Wang.

Teamet fann att kiselelektroderna kan tjäna tio gånger längre om de täckts med det självläkande protesmaterialet.

Resultaten är ännu lovande även om forskarna medger att de inte nått målet: ett mobilbatteri som ska kunna laddas upp 500 gånger eller ett bilbatteri som ska klara 3000 upp- och urladdningar.

Tenndalen. En annan grupp vid Stanford arbetar inte på batteriteknik, men väl på material son ska göra morgondagens datorer och elektronik mindre energislukande.

De har funnit att den bästa ledaren av elektricitet är ett tunt skikt av tenn. Det måste vara så tunt att det bara rymmer en enda atom av tenn. Så tunt bildar tennet vid rumstemperatur hittills den mest effektiva topologiska isolatorn, och elektronerna flödar utan motstånd. Ytskiktet leder elektricitet praktiskt taget utan effektförlust.

Medan professor King spår att hans batteriteknik kan finna kommersiell användning i elektroniska prylar inom några år, siar professor Shoucheng Zhang att teknikdalen söder om San Francisco om några år kanske inte längre kommer att vara känt som Kiseldalen, Silicon Valley, utan som Tenndalen.

Hemligheten bakom topologiska isolatorer är att ”de tvingar elektronerna att färdas i förutbestämda filer utan någon hastighetsbegränsning, som bilar på tyska Autobahns”, förklarar han.

Fordonsbränder. Knappast någon har testat dagens batterikapacitet till den grad som elbilstillverkaren Tesla.

Tidsskriften Consumer Reports gav bilen högsta betyg, och en utfrågning av Teslas kunder visade att inget bilmärke hade mer nöjda kunder än Tesla.

Flera ägare av företagets nya modell5, som kan färdas upp till 500 kilometer på en laddning, förklarade att de absolut skulle köpa samma bil igen. Ingen biltillverkare hade så stark kundlojalitet. Modellen har sålts i 13 000 exemplar i USA och 19 000 globalt.

Bara kort därefter fick skeptikerna stöd av nyhetsrapporter om att några bilar börjat brinna, då batterierna fattat eld efter att de punkterats vid en krasch.

Teslas grundare, serieentreprenören Elon Musk, påpekade bestämt att en ännu större andel bensindrivna bilar fattar eld, men genomförde ändå en uppdatering av de program som styr bilens hydrauliska system, som höjer eller sänker fordonet vid olika hastigheter.

Resultatet: en bil som sitter aningen högre över asfalten, och vars batteripack, som är placerat under passagerarutrymmet, är bättre skyddat från skador.

I samtliga fall tycks dock bilens dator ha varnat för den förestående risken, och alla passagerare hade tid att kliva ur fordonet utan några personskador. Totalt dödas 300 amerikaner i fordonsbränder per år, medan 1250 skadas.

T

CITIUS, ALTIUS, FORTIUS. Teslas elbil kan ”tankas” över natten eller när du är påjobbet, beroende på laddningseffekt. I framtiden kan snabbladdning vid speciella stationer bli vanligare. Med mobiltelefonappen har man full koll på laddningsläget.

STARKASTE MIKROBATTERIERNA NÅGONSIN, University of Illinois har utvecklat en ny sorts litiumJjonbatteri. Här flyter joner mellan tredimensionella mikroelektroder.

Tekniska Föreningen — Driftingenjörsförbundet I Finland tFinland

Banvaktsgatan 2A, Banvaktsgatan 2A, 00520 Helsingfors tfn:(09) 476 778, e-post: kansliextfif.f 00520 Helsingfor tfr:(09) 476 777, e-post: kansliqdifff 8.1.2014 Danskurs - Dansar med Ingenjöre 22.1.2014 Temakväll om tablets och smarttelefoner för seniorer, Helsingfor 24.1, 2014 Choklad- och vinprovning, Vas 28.1.2014 Temakväll: Materialeffektivitet ger hållbar tillväxt, Helsingfor 30.:1.2014 Hur sökajobb?, Vas 5-22014 Sommarjobbskvälli Otnä 6.2.2014 “Att leda sig själv och andra då man vet att man inte vet” Helsingfor 13.2.2014 Teater: Vielå ehtil, Helsingfor 27.3-2014 Teater: Ett informellt samtalom den nuvarande situationen, Helsingfor 9.4.2014 Teater: Två män i ett tält, Helsingfor 4-5 -10.5.2014 BAKU - Nobel, olja och Kaukasus

Se även www.tekniska fi

NIOR konompåreninger—

Ekonomföreningen Niord rf.

Banvaktsgatan 2, oo520 Helsingfors

Cati Lilja, 0201299 275

Läs om programmen iNiordbladet och på www.niord.f 31 Deadline för stipendium i H:fors 4.2 Tahko/Himos sommarbokningöppnar

Ekonorniskandkietitsaningen c4.

Ekonomiekandidatföreningen rf.

Kontaktperson: Anders Nordlun 040-194949 annordlundgmailcom.

8 januari Januarilunch på Handelsgillet i Helsingfors kl. 12.00-14.00. Börsproffset Kim Lindström är föredragshållare. Hans nyutgivna bok finns till salu till ett rabatterat pris. Anmälan till Anders Nordlund senast måndagen 302. Deltagarantalet är begränsat till12 personer.

LAT Baraviföreningen rf Of Kontaktperson: Tarvald Lindberg, GU tfn:040-9022946 e-post: torvald.indbergakolumbus fi