Batteriteknologi i sväljbart mikroformat

Mikromedicin. Snart kan det vara lika lätt att svälja elektroniska piller, drivna av mikrobatterier, som att sluka godis. Foto: Mostphotos

Visionen om den kamerautrustade mikroubåten som kör runt i kroppen har hittills strandat på energiförsörjningen. Nu börjar de tredimensionella mikrobatterierna bli klara för marknaden – och det enda som är storskaligt är förväntningarna.

Under flera decennier har det viskats en profetia om ett batteri som kommer att ersätta alla andra batterier och lösa våra problem. Det laddas snabbt, håller länge, tar lite plats och är lätt att bära. Dessutom sägs det vara miljövänligt och ofarligt att använda.

För att ta ett exempel beskrev William King, kemiprofessor vid University of Illinois, tredimensionella mikrobatterier så här i en artikel i Ny Teknik från 2013:

”Föreställ er ett kreditkortstunt batteri i mobilen som kan laddas på kortare tid än en sekund. Det här är ett helt nytt sätt att tänka när det gäller batterier. Ett batteri kan ge en mycket högre effekt än man kunnat föreställa sig.”

Mikrobatterierna har länge sorterat under samma kategori som Västmetron (tills alldeles nyligen) och Olkiluoto 3, men efter otaliga tester och en rad viktiga genombrott har idén om det tredimensionella mikrobatteriet nu faktiskt blivit verklighet.

”Tredimensionella mikrobatterier i militära och medicinska tillämpningar börjar nu komma ut på marknaden, visserligen med en begränsad tillgång. Jag tror att mikrobatterierna kommer att öka märkbart på marknaden inom de närmaste två åren”, säger Daniel Brandell, professor vid Uppsala universitet och en av de cirka etthundra batteriexperter som deltog Nordic Battery Conference i Karle­by i november.

Rapport från insidan. I militära tillämpningar ger mikrobatterier elförsörjning åt bland annat mikrochips och sensorer för kommunikation, men Brandell tror att det är inom den medicinska vetenskapen som mikro­batterierna kommer att ge den största mänskliga nyttan. De har redan börjat användas i implantat som pacemakrar och neuro­simulatorer, men det nerskalade formatet kommer att ge helt nya möjligheter att komma in under huden på patienten.

”Elektroniska piller väntas bli vanliga i nästa generation av mediciner. Problemet hittills har varit att pillren inte haft egen energi­försörjning. Med mikrobatterier kan man få diagnosverktyg som kontinuerligt tar prover, rapporterar och fungerar autonomt inne i kroppen. För gastroskopipatienten blir det mindre obehagligt att svälja ett piller än en slang”, förklarar Brandell.

Det tredimensionella mikrobatteriet har som sagt funnits på idéstadiet i decennier, men att få inklämt alla komponenter som krävs på mindre än en kubikmillimeter har visat sig vara svårt.

”Fördelen med det tredimensionella mikro­batteriet är att man kan kombinera hög kapacitet med hög effekt. I traditionella batterier har man antingen låg energilagring och hög effekt eller hög energilagring och låg effekt”, förklarar Brandell.

Mikroskopisk brandrisk. Formgivning och materialtester pågår fortfarande för att vidareutveckla de minimala energikällorna.

”I batterier finns en risk för kortslutning och de måste vara mekaniskt robusta för att hålla i krävande förhållanden.”

På senare år har laddningsbar elektronik och batteridrivna leksaker ökat brandrisken i våra hem. Mobiltelefoner, bärbara datorer och hoverboardar (balansskotrar) har i vissa fall blivit så heta i samband med laddning att de börjat brinna. Mikrobatterierna innebär, enligt Brandell, inte någon ny tickande brandbomb.

”Brandrisken hänger på hur mycket energi man lagrar. I ett litet batteri, liksom i en droppe bensin, lagras en liten mängd energi och därför orsakar de inga stora brand­risker.”

Det finns dock en annan säkerhetsrisk kopplad till mikrobatterierna. Komponenterna består av konventionella batterimaterial, som behöver hanteras i egna system inom återvinningen.

”Den toxikologiska aspekten är oerhört viktig, i synnerhet i mikrobatterier som ska användas i medicinska applikationer. Batterierna får helt enkelt inte läcka inne i kroppen.”

Johan Svenlin text

Kommentera

E-postadressen publiceras inte. Obligatoriska fält är märkta *

*