Batterier, der heler sig selv, før de bryder sammen, eller ultralette, genanvendelige batterier baseret på organiske materialer. Sådan kan fremtidens batterier se ud. “Om ti år skal vi lynhurtigt kunne forudsige og fremstille nye batterier inden for stort set alle typer af batterikemier og -strukturer,” siger Tejs Vegge fra DTU og slår fast: “Også batterityper, vi endnu ikke har drømt om.”

Tid er en afgørende faktor, hvis de små batterier skal bidrage til den store grønne omstilling. Opfindelsen af batteriet er mere 200 år gammel, og der gik 20 år fra idé til et færdigt Li-ion-batteri i starten af 1990’erne. Den opfindelse gav forskerne Nobelprisen i kemi sidste år og præger stadig de batterier, som vi i dag blandt andet bruger i vores mobiltelefoner, iPads og i stigende grad i elbiler. “Vi skal kunne udvikle nye batterier på en tiendel af den tid, hvis vi skal have bæredygtige, højt-ydende batterier klar til den grønne omstilling.

Professor Tejs Vegge, Danmarks Tekniske Universitet

Og det kræver, at vi genopfinder måden, vi opfinder batterier på,” fortæller Tejs Vegge om ambitionen i det store batteriprojektet BIG-MAP (Battery Interface Genome – Materials Acceleration Platform), som EU støtter med 150 millioner kroner.

Spørg, hvad batteriet kan – ikke, hvad batteriet er lavet af

Mange batteriforskere kaster deres kærlighed på en bestemt klasse af materialer. De undersøger, om de kan lave batterier på eksempelvis svampe, eller om de kan erstatte knappe og kontroversielle materialer som kobolt med billige materialer som svovl i Li-ion-batterier. Den tilgang vil Tejs Vegge og folkene bag BIG-MAP vende på hovedet, så det ikke er typen af materialer men derimod batteriets egenskaber, der er i centrum.

Selve motoren i BIG-MAP, der skal speede udviklingen op, er en ny materiale-accelerationsplatform. Det er en omfattende data- og laboratorieplatform, der kombinerer fysiske modeller med maskinlæring og storskala computersimuleringer og eksperimenter med kunstig intelligens og autonome, selvkørende robotter.

Ambitionen er, at forskerne i tæt samarbejde med industrien og ved hjælp af accelerationsplatformen kan udvikle autonome processer, der selv kan forudsige og fremstille fremtidens batterier – og det i et tempo, vi ikke har set hidtil. For det haster med at udvikle batterier, der effektivt kan lagre strøm fra f.eks. sol og vind, eller som kan erstatte fossile brændstoffer i transportsektoren.

“Hvis man f.eks. ønsker sig et koboltfrit batteri med meget lang levetid, så skal vores modeller kunne regne baglæns i tid og rum og forudsige, hvilke materialer man skal starte med, og hvordan de skal behandles for at få de ønskede egenskaber,” forklarer Tejs Vegge. Det bærende princip i den udviklingsproces er inverse design, hvor det er batteriets ønskede egenskaber f.eks. ydeevne, opladningsevne eller genanvendelighed, der dikterer, hvordan materialerne i batteriet skal laves, og hvordan de skal behandles.

Det lyder i princippet nemt, men udfordringen er ifølge Tejs Vegge, at de modeller, man har i dag, er meget langt fra at være nøjagtige nok til at kunne lave denne type af forudsigelser. Det kræver blandt andet, at man udnytter data fra alle dele af udviklingsprocessen, men de taler ikke samme sprog. Accelerationsplatformen giver her nye muligheder. “Vi får adgang til langt mere og bedre data. Vi udvikler på den baggrund nye selvlærende modeller, der benytter kunstig intelligens til at træne sig selv, alt imens indbyggede fysiske modeller sikrer, at vi f.eks. ikke ender med materialeforslag, som bryder med fysikkens love,” forklarer Tejs Vegge.

Batterier er hippe

Med tiden har Tejs Vegge oplevet, at batteriforskning bliver mødt af en stærkt stigende interesse i befolkningen som helhed og blandt politikere og beslutningstagere i særdeleshed. Og det styrker ikke kun Tejs Vegges og hans kollegaers motivation, men især den yngre generation er meget optaget af at gøre en forskel i samfundet. “Det betyder virkelig meget, at vi som forskere kan bidrage til den grønne omstilling – for udviklingen af billigere, bedre og bæredygtige batterier er en afgørende brik,” understreger Tejs Vegge.

Tal med din embedsmand i Europa-Kommissionen

I takt med at batteriforskning er rykket højere op på EU’s grønne dagsorden, er Tejs Vegge også kommet i dialog med Europa-Kommissionen. Startskuddet for Tejs Vegge var invitationer fra Europa-Kommissionen om at deltage i workshops om batteriforskning, og det har efterfølgende åbnet en masse døre.

“Dialogen med EU-embedsmændene har været utrolig god og konstruktiv, hvilket har hjulpet meget både i forbindelse med at etablere forskningsinitiativet Battery 2030+, som BIG-MAP konsortiet er en del af, og i forbindelse med at strukturere ansøgningen. Det har været afgørende for os at kunne komme i kontakt med de involverede kontorer og embedsmænd i Europa-Kommissionen.”

Personligt højdepunkt

Det er ikke hver dag, at Tejs Vegge lander et internationalt forskningsprojekt til 150 millioner kroner, hvor 20 millioner kroner går til DTU. Det er ikke kun stort for DTU. BIG-MAP er også EU’s hidtil dyreste og største projekt inden for batteriforskning. Det udgør den forskningsmæssige rygrad i det europæiske forskningsinitiativ Battery2030+, der skal sikre det nødvendige paradigmeskift inden for batteriforskning.

På det personlige plan er BIG-MAP også stort, fortæller Tejs Vegge: “Bevillingen fra EU er helt sikkert et højdepunkt i min karriere. Det giver vores forskere på DTU Energi og DTU Compute en unik mulighed for at samarbejde med de allerstærkeste og vigtigste aktører inden for feltet og sætte forskningsdagsordenen i Europa på dette vigtige område. Det er en unik mulighed, vi har fået, hvor vi kan sætte en ambitiøs dagsorden med et dansk fodaftryk.”

Selv for en forsker med mange bevillinger på CV’et er det en særlig begivenhed at modtage EU-bevillingen – og det skal naturligvis fejres med kollegaerne på DTU Energi. “Bevillingen er virkelig vigtig for min sektion, for vores institut og for universitetet, så fejres det skal det og bliver det - helt sikkert!,” slutter Tejs Vegge.

BIG-MAP står for “Battery Interface Genome – Materials Acceleration Platform”.

Læs mere på big-map.eu.