Energi
Første prototype av kvantebatteri skaper ny form for energilagring
Legg til Securities.io blant dine foretrukne kilder på Google
Når det gjelder lagring av energi, er hovedmetodene ganske konsistente. Den mest vanlige er i form av å utnytte en kjemisk reaksjon, vanligvis ved å bruke et element som er svært elektroaktivt, som litium, som lagrer den elektriske energien ved å flytte elektroner fra et metall til et ion og omvendt.
En annen måte å lagre energi på er ultrakondensatorer, som lagrer den elektriske ladningen direkte på overflaten av et materiale som grafen. Til slutt kan energi lagres i form av varme eller bevegelse, som i varmelagringsbatterier og rotasjonsenergilagrere.
Det ser imidlertid ut til at en ny metode nettopp har blitt lagt til de potensielle formene for energilagring av australske forskere ved Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation (CSIRO), RMIT University og University of Melbourne.
De avduket en tidlig prototype av et «kvantebatteri», som utnytter kvanteeffekter i stedet for elektrisk ladning, kjemisk reaksjon eller varme og bevegelse for å lagre energi. De detaljert sine funn i en vitenskapelig artikkel publisert i den prestisjetunge tidsskriftet Light Sciences & Applications1, under tittelen “Superekstensiv elektrisk kraft fra et kvantebatteri”.
Hva er et kvantebatteri?
I stedet for kjemisk og/eller elektrisk ladning, bruker kvantebatterier de snarere kontraintuitive prinsippene i kvantemekanikken, inkludert superposisjon og sammenfiltring.
Sammenfiltring er et fenomen der to eller flere partikler blir så dypt koblet at de deler en enkelt kvantetilstand, uavhengig av avstanden som skiller dem.
Så langt har denne ideen blitt grundig utforsket i teorien, men med svært få praktiske eksperimenter som tester konseptet i den virkelige verden.
Hovedideen med prototypen utviklet av forskerne er et system kalt en mikrokavitet, som kan fange lys og deretter omdanne det til elektrisitet. I dette tilfellet brukte forskerne Fabry‑Pérot-kaviter, en «sandwich» hvor lys reflekteres mellom to parallelle speil, som allerede vurderes for mange anvendelser, som å bygge nye typer sensorer.
Kilde: Applied Physics B
Et annet nøkkelkonsept er superabsorpsjon av energi fra lys, det motsatte fenomenet av superradians. Superabsorpsjon er et kvantemekanisk fenomen hvor en gruppe atomer eller molekyler absorberer lys kollektivt med en hastighet som er raskere enn summen av deres individuelle absorpsjonshastigheter.
Så i stedet for å legge opp som med normalt materiale, øker absorpsjonskapasiteten eksponentielt.
Som et resultat kan en samling av partikler teoretisk absorbere lys opptil 10 ganger raskere enn uavhengige partikler, noe som gir potensial for ekstremt rask energioverføring. Dette ville selvfølgelig være svært nyttig for et batterisystem.
I praksis er superabsorpsjon vanskelig å opprettholde i praktiske oppsett, da naturlige systemer har en tendens til å favorisere lysutslipp fremfor absorpsjon.
Første prototype av et kvantebatteri
Forskerne brukte et design kalt en flerlags mikrokavitet, ved bruk av kobberftalocyanin (CuPc), et lysblått syntetisk pigment som vanligvis brukes som organisk halvleder i OLED-er og solceller.
Dette skaper en sterk lys‑materie‑kobling, eller interaksjonen mellom lys og en generert elektrisk strøm.
“Ved lading overføres energien raskt til en metastabil triplet‑tilstand i CuPc, hvis befolkning vedvarer i seks størrelsesordener lenger enn lade‑laserpulsen. Elektrisk uttak lettes av ladningstransportlag som introduserer både et energigradient, som favoriserer ladningsseparasjon og transport.”
Viktig er at dette designet skaper en elektrisk kraftutgang som skalerer superekstensivt (superabsorpsjon + superradians) med batteriets kapasitet. Så jo mer av dette materialet som er tilstede samtidig, desto raskere kan den elektriske utladingen være.
“Våre funn bekrefter en grunnleggende kvanteeffekt som er helt kontraintuitiv: kvantebatterier lader raskere jo større de blir. Dagens batterier fungerer ikke slik.” Forskningsleder James Quach.
Første kvantebatteriresultater
Prototypen demonstrerte den første eksperimentelle observasjonen av superekstensiv steady‑state elektrisk utladeskraft, et uforutsagt fenomen av kvanteteori, men med åpenbar potensiell anvendelse i kvantebatterier.
Mer presist, ved bruk av ultrarask spektroskopimetoder målte de batteriets ladeatferd. De fant at kvantebatteriet beholdt lagret energi i seks størrelsesordener lenger (seks nuller) enn det tok å lade.
“Vi demonstrerte en enhet som kan lades, lagre den energien og deretter utlades. Dette er en spennende utvikling i et raskt voksende tverrfaglig felt. Forhåpentligvis vil kvantebatterier snart ikke lenger være en teoretisk idé, men noe som kan bygges i laboratoriet.”
Daniel Gómez – RMIT professor i kjemisk fysikk.
De demonstrerte også at mikrokavitetene kan lades med både koherent lys (lasere) eller «normalt» lys, noe som gjør dem fleksible nok for praktiske anvendelser utover potensielle batterier.
Mot praktiske kvantebatterier
Stabilisere den lagrede energien
Så langt kan en mikrokavitet i eksperimentet holde energien stabil kun i 50 nanosekunder, knapt nok for noen praktisk anvendelse i energilagring.
Imidlertid går dette i riktig retning, da dette er tre størrelsesordener lenger enn den tilsvarende state‑of‑the‑art i mikrokavitet‑kvantebatterier som opererer ved romtemperatur. Og et større system vil sannsynligvis ha en mye lengre periode med energibevaring uansett, selv uten et forbedret design.
Energiekstraksjon ble testet, enhetene viste rimelige maksimale utlades effekt‑tettheter mellom 10‑40 mikrowatt/cm2, et ganske ærefullt resultat sammenlignet med høy‑ytelses mikro‑superkondensatorer, som selv kan vise 30‑175 mikrowatt/cm2.
I tillegg ble denne ytelsen oppnådd ved romtemperatur under normale forhold, en sjelden situasjon med kvantefenomener som ofte krever ultra‑kalde temperaturer eller høyt trykk, som for eksempel superledning.
Fordi denne prototypen demonstrerer en skalerbar vei til stor energilagringskapasitet, representerer den et solid første skritt mot brukbare kvantebatterier.
Neste steg
Det neste som skal forbedres er å skalere opp designet og måle hvor mye superabsorpsjon øker ytelsen i praksis med flere mikrokaviter i samme enhet.
Et annet viktig steg vil være å forsøke å radikalt forbedre varigheten av energilagringen. Større enheter, kaldere temperaturer eller en spesiell gitterstruktur kan hjelpe.
“Selv om det fortsatt er mye arbeid som gjenstår i kvantebatteriforskning, har vi tatt et viktig skritt mot å realisere mulighetene. Det neste steget for kvantebatterier akkurat nå er å forlenge deres energilagringstid. Hvis vi kan overvinne dette hinderet, vil vi være litt nærmere kommersielt levedyktige kvantebatterier.” Forskningsleder James Quach.
På lang sikt kan et slikt batteri overgå kjemisk‑baserte batterier, eller i det minste superkondensatorer, som i økende grad brukes sammen med kjemiske batterier i tungt maskineri, elektriske lastebiler osv.
De kan også potensielt fungere som en solid relé/buffer for å lade et standardbatteri raskere, eller danne grunnlaget for nye, mer effektive solcellepaneler.
“Min ultimate ambisjon er en fremtid hvor vi kan lade elektriske biler mye raskere enn bensinbiler, eller lade enheter over lange avstander trådløst.” Forskningsleder James Quach.
Fenomenet avdekket av denne prototypen kan være brukbart utover kvantebatterier. For eksempel kan det brukes til å lage nye typer lys‑til‑kraft‑enheter, inkludert fotovoltaiske systemer.
Investere i kvantebatterier
QuantumScape
QS Prisdiagram
Ettersom denne kvantebatteriprototypen er den aller første av sitt slag, finnes det ennå ingen direkte måte å investere i dette konseptet på. Men fremgangen innen batteriteknologi er rask, og å gjennomføre den fullstendige overgangen fra fossildrevne kjøretøy til elbiler blir stadig mer sannsynlig på kort tid, ettersom elbiler snart vil ha mer kraft, større rekkevidde og bli billigere i drift. Og dette var før et stort oljekrisetilfelle truet på horisonten på grunn av krigen med Iran.
En nøkkeldel av denne utviklingen er solid‑state‑batterier, en type design som fjerner elektrolytten som vanligvis brukes i litium‑ion‑batterier, noe som gjør batteriet både mye tettere og sikrere.
Et ledende selskap innen feltet er QuantumScape (QS ), et selskap grunnlagt i 2010 og i et tett partnerskap med Volkswagen Group for å hjelpe verdens #2 største bilprodusent med å ta igjen i elbil‑teknologi.
Kilde: QuantumScape
Under avtalen fra 2024 PowerCo (Volkswagens batteriavdeling) kan produsere opptil 40 gigawatt‑timer per år av elbilbatterier, med mulighet for å utvide til 80 GWh per år. Det lar også Volkswagen tilby opptil ekstra 5 GWh ledig kapasitet QuantumScape har hvert år for kunder utenfor Volkswagen Group, samt retten til å lisensiere visse fremtidige QS‑teknologier.
I 2025 ble et QuantumScape‑batteri integrert i en high‑end elektrisk Ducati‑sykkel. Ducati er en del av Volkswagen‑gruppen, sammen med bilmerker som Audi, Bentley, CUPRA, Lamborghini, Porsche, SEAT og Škoda.
QuantumScapes batteridesign er ekstremt energitett, mye høyere enn de beste litium‑ion‑designene som brukes av Tesla (TSLA ), og lader 2‑3 ganger raskere, noe som løser elbilers langsomme ladetid, et stort problem for mange forbrukere som er vant til bensinbiler.
Kilde: QuantumScape
Med en kort tidslinje til kommersialisering og et solid partnerskap med en bilgruppe som selger millioner av biler per år, er QuantumScape godt posisjonert til å bli en av de ledende batterileverandørene til vestlige produsenter, med konkurransen enten fra kinesiske batteriprodusenter som CATL eller relativt nye selskaper som Donut Labs.
Det øker nå masseproduksjonen av sitt batteri, med Ducati‑sykkelen kun som den teknologiske demonstrasjonen, før en ny serie med elbiler fra Porsche, Audi og andre bilmerker, bygget med QuantumScape‑batterier, treffer markedet.
(Du kan lese mer om QuantumScape og deres solid‑state‑batteridesign i vår investeringsrapport dedikert til selskapet og om Volkswagen og deres elbilstrategi i denne andre dedikerte rapporten.)
Siste nyheter og utviklinger fra QuantumScape (QS)
Studie referert
1. Hymas, K., Muir, J.B., Tibben, D. et al. Superekstensiv elektrisk kraft fra et kvantebatteri. Light Sciences & Applications 15, 168 (2026). https://doi.org/10.1038/s41377-026-02240-6
