Vetestärkelse kan bli batteriets gröna bindemedel

Illia Dobryden har doktorerat i fysik vid Luleå tekniska universitet och forskat vidare vid KTH innan han 2021 började vid forskningsinstitutet RISE. Sedan dess har han arbetat med att utveckla hållbara bindemedel för litium- och natriumjonbatterier och det var där kopplingen till jordbruket föddes.

Utöver miljöskäl finns även ett rent affärsmässigt argument. Ett nytt bindemedel måste kunna konkurrera både i prestanda och i pris för att ha en verklig chans på marknaden.

– Här visade det sig att jordbruket faktiskt har mycket att erbjuda. Stärkelse finns i stora volymer och är prismässigt väldigt konkurrenskraftigt. Det är så resan började, berättar Illia.

Helt avgörande roll
Ett batteri är uppbyggt av mängder av mikroskopiska partiklar, till exempel grafit i anoden, som tillsammans lagrar och släpper ifrån sig energi. Men partiklarna sitter inte fast av sig själva. Utan något som håller ihop dem och fäster dem vid metallytan de vilar på, skulle de helt enkelt lossna. Det är bindemedlets uppgift, ett osynligt men avgörande lim som håller batteriet samman.

Inte vilken stärkelse som helst
I projektet står Lantmännen för råvaran, vetestärkelse, medan RISE tar fram bindemedelsformuleringen och testar den i faktiska battericeller. Just nu pågår projektets andra fas.

Stärkelse är dock inte ett enkelt material. Sammansättningen av amylos och amylopektin, två byggstenar med olika molekylstruktur, varierar mellan grödor, jordar och odlingsförhållanden och påverkar hur stärkelsen fungerar som bindemedel.

– Vetestärkelse har en särskild balans mellan amylos och amylopektin, vilket kräver en speciell process för att kunna användas i batterier. En stor del av vårt arbete handlar om att förstå den processen på djupet, säger Illia.

Innan stärkelsen kan användas som bindemedel måste den värmebehandlas för att bryta upp dess struktur, en process som kallas gelatinisering. Även koncentration och hur hårt materialet blandas påverkar slutresultatet.

Beviset finns redan
Projektet är inte längre bara en idé på ritbordet. Forskarna har byggt testbatterier, i samma lilla format som batterierna i ett armbandsur, och visat att tekniken fungerar.

– Vi har ett demo-batteri som fungerar. Prestandan är jämförbar med konventionella bindemedel vid låga laddningshastigheter, berättar Illia. Nästa steg i projektet är att verifiera prestandan även vid högre hastigheter och i större skala.

Resultaten har redan väckt intresse i forskarvärlden. Projektet har presenterats vid en stor internationell konferens, arrangerad av förlaget Elsevier.

Grönare batterier och mindre beroende av import
Om vetestärkelsen kan implementeras i större skala ser Illia en tydlig vinst. I Sverige och Europa växer efterfrågan på mer hållbar batteritillverkning, samtidigt som batteriproduktionen i stort fortsätter att öka.

– Drömscenariot är att vi kan visa att svensk industri kan gå mot vattenbaserade, PFAS-fria och biobaserade lösningar, med färre importerade råvaror. Det stärker vår resiliens samtidigt som vi har både jordbruk och batteritillverkning på plats i Sverige, säger Illia.

Innan visionen kan bli verklighet återstår fortsatt utvecklingsarbete med att förbättra bindemedlets stabilitet och prestanda, samt verifiera resultaten i större skala. Projektet väntas pågå ytterligare drygt ett år.

– Det är inte varje dag man ser jordbruk och batteriteknik mötas på det här sättet. Utan stödet från Lantmännens Forskningsstiftelse hade projektet inte varit möjligt, avslutar Illia.