Vanadinsatsning möter alternativ – forskare testar järnbaserat flödesbatteri
Samtidigt som RISE och det japanska teknikbolaget Vanadis Energy fördjupar sitt samarbete kring vanadinbaserade solid-state-batterier, testar forskare vid Queen's University Belfast en annan batteriteknik för storskalig energilagring – ett järnbaserat flödesbatteri som helt kringgår vanadin.
RISE och Vanadis Energy, en del av MK Plus, tecknade tidigare i år ett femårigt avtal om att utveckla nästa generations vanadinbaserade solid-state-batterier (VSB). Vanadin, som fått allt större betydelse för både energilagring och i utvecklingen av ny battericellsteknik, är listat som kritisk råvara av EU-kommissionen. Metallen produceras endast på ett fåtal platser i världen – där Kina står för omkring 67 procent av den globala gruvproduktionen enligt U.S. Geological Survey.
Målet med samarbetet är bland annat att minska externt beroende och stärka den svenska värdekedjan inom energilagring – från materialutveckling och cellproduktion till systemintegration, återvinning och industriell uppskalning. Men vanadin bryts i nuläget inte i Sverige.
Det vill australiensiska Vanadis Battery Metals ändra på – som 2024 lämnade in en ansökan om gruvbrytning till Bergsstaten.
Vanadinbrytning i Sverige möts av motstånd
Det australiensiska bolagets plan är att bryta vanadin ur alunskiffer i Jämtland, bland annat i Oviken, något som jämtlänningarna ställer sig starkt kritiska till.
– Behovet av ökad inhemsk produktion av metaller och mineraler i Europa ifrågasätts inte. Men det betyder inte att fungerande odlingsmarker eller rent dricksvatten för våra medborgare är förhandlingsbart, skriver Bergs kommun på sin hemsida.
I april pekade Sveriges Geologiska Undersökning (SGU) ut Häggån-fyndigheten i Oviken, i Åre och Bergs kommuner som ett riksintresse för utvinning av vanadin. Det möttes av 1500 privatpersoner som skrev på ett kritiskt yttrande, bland annat på grund av risken att Storsjön som dricksvattentäkt förorenas.
– Det handlar om verksamheter som skulle påverka dricksvatten, odlingsmarker, markanvändning, bostäder, företag och kommunal utveckling för generationer framåt. När nyttan beskrivs som nationell men riskerna och konsekvenserna bärs lokalt måste berörda kommuner och medborgare ha ett verkligt inflytande, skriver Bergs kommun.
Järn som alternativ
Motståndet i Jämtland är ett exempel på hur komplicerat det kan vara att säkra tillgången till vanadin genom ny brytning. Vid Queen's University Belfast (QUB) väljer forskarna en annan väg för att hantera samma sårbarhet: att helt ersätta metallen.
Medan RISE och Vanadis Energy utvecklar en fastfaslösning, testar forskarna i Belfast en flödesbatteriteknik – för samma ändamål, storskalig energilagring, men med järn istället för vanadin.
Enligt QUB-forskaren Hugh O'Connor är kommersiella vanadinbaserade flödesbatterier både kostsamma och svåra att standardisera för forskningsändamål – en cell för hans doktorandprojekt hade kostat upp till 3 000 brittiska pund, uppger O’Connor i en intervju med BBC.
Som alternativ har QUB-forskaren utvecklat en 3D-printad cell, med järn som protagonist, till en kostnad av omkring 74 pund per enhet. Den färdiga cellen består av cirka tio komponenter – bland annat de printade delarna som vätskan flödar genom, ett membran, packningar, elektroder och strömavledare.
Designen har gjorts fritt tillgänglig för det internationella forskarsamfundet, inklusive en steg-för-steg-guide för hopsättning, vilket O’Connor själv liknar en "Ikea-liknande instruktionsmanual”.
Mer reproducerbara resultat för snabbare kommersialisering
Enligt O'Connor och kollegan Josh Bailey, Illuminate Fellow vid QUB:s institution för kemi och kemiteknik, är målet att göra forskningsresultat mer reproducerbara genom att fler forskargrupper använder identisk, billig utrustning – vilket i sin tur ska kunna påskynda kommersialiseringen av flödesbatterier.
– Vi tror verkligen att flödesbatterier kan utvecklas snabbare genom den här typen av reproducerbarhetsstudier, och att tekniken kan implementeras snabbare om vi alla använder samma standarder, säger Bailey till BBC.
Forskarna arbetar nu med att skala upp tekniken, från enskilda celler till större "stackar", för att undersöka hur den kan tillämpas industriellt.
Två strategier för framtidens energilagring
Medan konflikten kring vanadinbrytning i Sverige speglar hur sårbar tillgången till metallen är, försöker forskare vid Queen's University Belfast angripa problemet från ett annat håll: genom att helt ersätta vanadin.
Satsningarna visar hur batteriindustrin utvecklas längs två parallella spår. Det ena handlar om att säkra tillgången till vanadin genom nya leveranskedjor och inhemsk produktion. Det andra handlar om att utveckla tekniker där behovet av vanadin minskar eller försvinner helt. Vilken väg som blir dominerande återstår att se.
