Fulltankat

Funktionerna i dagens trådlösa prylar drar ström. Massor med ström. Faktum är att man inte kommer särskilt långt utan sladd om man vill använda alla funktioner som det är tänkt. En avancerad mobilanvändare som surfar, använder positioneringstjänster, lyssnar på musik och talar över Bluetooth kan egentligen inte räkna med mer än en dags batteritid.

Ser man till utvecklingen för trådlösa prylar över åren, blir det tydligt att alla parametrar utvecklas exponentiellt, förutom två. Batterikapaciteten och batteritiden är inte det minsta i fas. Dagens litium-jon-teknologi är visserligen uppdaterad sedan uppfinnaren Allesandro Voltas dagar, men det rör sig i grunden om kemiska reaktioner och relativt begränsade kapaciteter. Till saken hör också att nya funktioner oftast drar betydligt mer ström.

Det ställs rätt höga krav på ett mobilbatteri. Det ska vara litet och lätt, gå att ladda på kort tid, ha hög kapacitet, inte ladda ur när det inte används, vara billigt och miljövänligt och dessutom snabbt kunna ladda ur när det ska försörja krävande funktioner som blixt.

Den ständiga optimeringen har lett till att dagens batterityp är på gränsen till farlig - komponenterna blir så pass tunna att punkteringar förorsakade av slitage kan kortsluta en eller flera celler. Sony fick bara under 2006 återkalla Li-Io-batterier för dryga tre miljarder kronor. Visserligen gällde återkallningarna till största del datorbatterier, men likheterna är stora med mobiltelefonbatterier.

Förra året återkallade Nokia 46 miljoner batterier, tillverkade av Matsushita. Utan att överdriva kan man tveklöst säga att batteriet är den i särklass minst miljövänliga energikällan för drift av elektronik. Tillverkning, distribution, energiförlust vid elektrolysen, återkallning och återvinning är alla faktorer som bidrar till ett mångdubblande av både energiskostnaden och miljöbelastningen.

Klicka på bilden för högre upplösning.

Nästa generations litium-jon-batterier från företaget Boston Power är driftsäkra och ska kunna laddas fullt på 30 minuter och sedan behålla 80 procent av sin kapacitet under tre år. Detta kan ställas mot dagens Li-jon-teknik, som effektivt halverar laddningen på ett par månader eller snabbare. Visst är det en klar förbättring, men frågan är om det räcker.

MIT-forskarna kring Joel Schindal har haft stora framgångar med en teknologi som mer liknar en kraftfull kondensator än ett traditionellt kemiskt-elektrolytiskt batteri. En kondensator är en 300 år gammal uppfinning - en komponent som på sekunder kan laddas upp till full laddning och ladda ur lika snabbt vid behov.

Nackdelen med traditionella kondensatorer har hittills varit att deras kapacitet är rakt proportionerlig mot elektrodernas yta, vilket i praktiken resulterat i en mångdubbelt lägre kapacitet än traditionella batterier. Genom att bygga elektroderna med nanoteknik har forskarna lyckats mångdubbla ytan och därmed också kapaciteten.

En väv av miljoner supersmala koltrådar fungerar tillsammans betydligt mer effektivt än en ensam, slät elektrod. Fenomenet kan liknas vid att en tjock frotté-handduk har förmågan att suga upp betydligt mer vatten än en vanlig kökshandduk. De nya nanokondensatorerna är inte färdiga för kommersiellt bruk, men har rätt goda förutsättningar att slå undan benen för traditionella batterier när serietillverkningen kommer igång. För vem vill inte kunna ladda sina batterier på en sekund?

På Stanforduniversitetet i Kalifornien har Yi Cuis forskarlag nyligen gjort en upptäckt som kan ge Li-Io-tekniken ytterligare respit. Löftet är en tre- till tiodubbling av batteritiden och för att lyckas med det konststycket har forskarna även här använt anoder med kiselledningar i nanostorlek. Vanligtvis består anoden av grafit, vilket minimerar mängden spänningsbevarande litium, något som i sin tur begränsar batterikapaciteten.

Anoder med kisel är överlägsna de som baseras på traditionell karbonteknik, men vanligt kisel blir dessvärre obrukbart efter bara en laddcykel. När kiseln formeras i nanostora "rör" eller "ledningar" får det däremot andra egenskaper. Fördelarna som med vanlig kisel består, men nanotuberna kan dessutom återgå till ett stabilt läge efter en laddcykel. De nya nanobatterierna kommer inte under 2008, utan kommer tyvärr att ta några år på sig att lämna labbet och hamna i våra mobiler.

Björn Westerholm, VD på svenska myFC ser framtiden för bränsleceller som mycket ljus. Företaget tillverkar dels sladdlösa "laddare", dels celler som kan användas som batterier används idag. En bränslecell frigör energi när vätgas och syre omvandlas till vatten.

En av de stora fördelarna är att bränsleceller inte åldras som vanliga batterier. MyFC har lämnat forskningsstadiet och industrialiseringsfasen - idag maskinproduceras reaktorer för flera stora tillverkare. Westerholms bedömning är att det kommer ta mindre än ett år tills de första produkterna med bränsleceller kommer ut på marknaden. "Vår målsättning är att tillverkarna inom ett år ska erbjuda bränsleceller med en veckas driftstid. (Tidigare branschuppskattnigar låg på 5-10 år från idag.) I början kan man tänka sig att bara enstaka modeller får bränsleceller, men planen är att bränsleceller ska erbjudas som standard och inte som tillval. Eftersom kvalitetskraven är så pass höga inom branschen, kommer dock alla modeller inte att få bränsleceller direkt. Inget får gå fel när tekniken når miljoner konsumenter", menar Westerholm.

De flesta har hört talas om att framtida batterier för pacemakers och andra lågpresterande enheter ska drivas med radioaktiva ämnen som tritium. Prototyper för dessa nya batterier har en livstid på över ett decennium, och är ofarliga för den mänskliga kroppen, men kommer som sagt inte att kunna användas för att driva en mobiltelefon eller bärbar dator.