Strukturella batterier från Chalmers lyfts fram av World Economic Forum

År 2013 lanserade World Economic Forum (WEF) rapportserien Top 10 Emerging Technologies, som lyfter fram innovationer som förväntas ha stor positiv inverkan på samhälle och miljö inom tre till fem år. Rapporten tas fram i samarbete med ledande forskare och experter och är en del av forumets uppdrag att främja globalt samarbete och innovation för en bättre framtid, årets upplaga är den sjunde i ordningen. 
Länk till årets rapport.

– Att vår forskning uppmärksammas av World Economic Forum visar att strukturella batterier har potential att förändra hur vi designar och tillverkar framtidens produkter, säger Lef Asp, professor vid institutionen för industri- och materialvetenskap.

Energi lagras i bärande material

Strukturella batterier gör det möjligt att lagra energi i själva materialet som bär upp en konstruktion – till exempel i flygplansskrov, fordonsramar eller elektronikprodukter. Det eliminerar behovet av separata batteripaket och kablage, vilket minskar vikt, sparar utrymme och ökar energieffektiviteten.

I en pågående studie har forskarna visat att den multifunktionella prestandan kan fördubblas. De strukturella batterikompositerna uppvisar en energitäthet på över 60 Wh/kg och en elasticitetsmodul på över 100 GPa. Det innebär att materialet har ungefär hälften så hög energikapacitet som ett konventionellt litiumjonbatteri med samma kemi, och är hälften så styvt som stål – men det kan både bära laster och lagra energi.

– Genom att bygga in energilagring i strukturella material minskar vi inte bara utsläppen, vi omdefinierar också hur produkter designas från grunden, säger Leif Asp.

Biologiska system som inspiration

Tekniken inspireras av biologiska system där energi lagras och distribueras effektivt. Innovationer som kolfiberelektroder minskar beroendet av kritiska råmaterial, vilket stödjer en mer hållbar och cirkulär ekonomi. 

– Det här kan öppna helt nya designmöjligheter för elfordon och bärbar elektronik, där viktminskning och effektivitet är avgörande. Vi undersöker också hur dessa multifunktionella material beter sig i verkliga förhållanden – till exempel hur mekanisk belastning påverkar batteriprestanda, och hur energianvändning kan påverka de strukturella egenskaperna, säger Johanna Xu, forskarassistent på industri- och materialvetenskap.

Chalmers lanserar nytt kompetenscentrum

Att introducera strukturella batterikompositer markerar ett viktigt steg mot multifunktionella och resurseffektiva system som kommer att driva nästa generations hållbara design. Samtidigt lanserar Chalmers kompetenscentrumet MAXBATT, där universitet i Västsverige går samman med Västra Götalandsregionen för att säkra framtidens batteriproduktion i Sverige. Centret kommer att fokusera på att skala upp tekniken och säkerställa en kvalificerad arbetskraft för framtida batterifabriker.

I takt med att användningen av förnybar energi ökar erbjuder strukturella batterier en övertygande lösning på utmaningarna med energilagring. Tekniken förbättrar prestanda samtidigt som den främjar ansvarsfull materialanvändning – en nyckelfaktor för att nå nettonollutsläpp till 2040, ett centralt mål inom initiativet Net Zero Industry.

– Det paradigmskifte som strukturella batterier innebär ligger helt i linje med målen för Net Zero Industry Impact Programme, som syftar till att radikalt förbättra resurseffektivitet och motståndskraft inom svensk tillverkningsindustri, säger Björn Johansson, professor vid institutionen för industri- och materialvetenskap och föreståndare för kompetenscentret.

Mer om forskningen

Världens styvaste batteri öppnar för lätta, energisnåla fordon

Här kan du se en film om strukturella batterier

Aktuella publikationer

Electro-chemo-mechanical modelling of structural battery composite full cells
Larsson et al.
Presenterar den första elektro-kemo-mekaniskt kopplade numeriska beräkningsmetoden för ett strukturellt batteri. 

High-energy cathode in carbon fibre structural battery
Chaudhary et al.
Presenterar ett kolfiberbaserat strukturellt batteri med NMC-belags kolfiberkatod.