Dennis Valbjørn Christensen

Projekttitel

Et fast blik på den grønne omstilling

Hvad handler dit projekt om?

Batterier udgør en vital del af den grønne omstilling. Kapløbet om det ideelle batteri er drevet af et behov for øget energitæthed kombineret med pålidelig drift, attraktive priser og korte opladningstider. Mange batterimaterialer udviser dog upålidelig drift efter gentagne opladninger. En detaljeret forståelse af hvordan ioner og elektroner bevæger sig på nanoskalaen, og enten skaber kortsluttende eller funktionelle batterier, er dog mangelfuld. I dette projekt vil jeg udvikle en ny metode, der gør brug af kvantemekaniske magnetfeltssensorer til at detektere, hvordan elektroner og ioner bevæger sig på nanoskalaen i batterier. Jeg vil bruge denne viden til at undersøge, hvorfor batterier degraderer, samt designe strategier til at undgå dette.

Hvordan opstod din interesse for dit forskningsfelt?

Jeg har igennem mange år forsket i nye energimaterialer, hvor de funktionelle egenskaber skabes ved, at elektroner og ioner bevæger sig og kemisk reagerer med hinanden. For at forstå disse funktionelle processer i dybden, er det vigtigt at kunne følge elektroner og ioner på nanoskalaen i realtid – men hvordan kan det gøres, når deres bevægelse som oftest er begravet inde i faste materialer?
Gennem to udlandsophold i Schweiz og Israel har jeg arbejdet med at kortlægge magnetfelter fra materialer ved hjælp af kvantemagnetometre, hvilket gør det muligt at visualisere elektroniske strømme i faste stoffer ved lave temperaturer. Den viden har jeg bragt hjem til Danmark med målet om at bruge kvantemekaniske magnetfeltssensorer til at visualisere, hvordan elektroner og ioner bevæger sig ved stuetemperatur i faststofbatterier.

Hvad er de forskningsmæssige udfordringer og perspektiver ved dit projekt?

De forskningsmæssige udfordringer er at forstå de indre processer i faststofbatterier. Det er et aktivt forskningsfelt med stor kommerciel interesse, hvor de indre processer bliver belyst med en række forskellige analytiske værktøjer. På trods af den store aktivitet er det fortsat en stor udfordring at opnå en detaljeret forståelse af, hvorfor faststofbatterier degraderer. I dette projekt introducerer jeg en helt ny metode til at visualisere, hvordan elektroner og ioner bevæger sig på nanoskalaen inde i faststofbatterier, mens batterierne op- og aflades. Mit mål er at opnå en detaljeret indsigt i de funktionelle processer på nanoskalaen til en grad, der i dag ikke kan opnås med nuværende analytiske værktøjer. Dermed vil jeg hjælpe med at løse en kerneudfordring i den næste generation af batterier.

Hvilke perspektiver vurderer du selv, at din forskning på sigt kan have for det omgivende samfund?

Batterier spiller en afgørende rolle for den grønne omstilling i kraft af deres rolle i at elektrificere køretøjer og afbalancere vores energiforbrug med den grønne energiproduktion. Faststofbatterier bliver ofte betragtet som den hellige gral inden for batteriforskning, da de har potentialet til at kombinere høj energitæthed og hurtig opladning med en lang levetid og sikker brug. De mest lovende batteriarkitekturer bruger metallisk lithium som den negative elektrode, hvilket ofte fører til en dramatisk degradering af batterierne. Der er dog ikke konsensus omkring, hvorfor batterierne degraderer. Målet med mit projekt er at udvikle en ny metode til at forstå de indre degraderingsmekanismer, og bruge denne viden til at udvikle forbedrede faststofbatterier.

Hvad vil det betyde for din forskerkarriere, at du indgår i Sapere Aude-programmet?

Sapere Aude: DFF Forskningsleder-programmet gør det muligt for mig at bruge kvantemekaniske sensorer til at undersøge de indre processer i den næste generation af batterier. Det er en unik mulighed for at udvide min forskergruppe og arbejde hen mod et langsigtede mål om at kombinere kvantesensorer med diverse grønne energiteknologier. Desuden er det et kærkomment skulderklap at være en del af det prestigefyldte Sapere Aude-program.

Lidt om mennesket bag forskeren

Jeg er 36 år og bor til daglig på Amager med min kæreste og 2-årige søn. Foruden en masse gode stunder sammen med den lille familie, går tiden desuden på diverse sociale aktiviteter og kajakroning i Københavns kanaler.