Fem sanningar om superbatterier

2014-02-14 07:26 Eddie Pröckl  

Ett batteri som inte är större än bensintanken i en bil men rymmer lika mycket energi. Det är fordonsindustrins och miljöpolitikernas hetaste dröm. <br/>– Det kan de glömma, säger Kristina Edström, professor vid Uppsala universitet och en av Sveriges ledande batteriforskare.

Batterivärlden jobbar just nu för högtryck. Den som googlar på super battery får 255 miljoner träffar på 0,19 sekunder. Forskargrupper lägger ut pressmeddelanden om det ena projektet mer fantasieggande än det andra. Algbatterier. Mikro- och nanobatterier. 3d-batterier. Alla beror på elbilshajpen och drömmen om den rena trafiken. Kristina Edström är skeptisk till det mesta av detta:

– Batterierna blir bättre och billigare, men det sker gradvis. Det kommer inte att ske något dramatiskt genombrott. Det är att luras att lova något stort snabbt.

Hon är orolig för hajpar.

– Förväntningarna blir så stora och vi kan inte leva upp till dem, och så dödar vi elbilen en gång till. Som på 80-talet. Kostnaden för batterier kan möjligen halveras till 2020. Fortare än så går det inte.

Det stora problemet med batterier är att de är instabila system. De går inte att ladda ur och ladda upp på ett identiskt sätt, utan förstörs gradvis av själva laddningscyklerna. Varje gång batteriet laddas ur blir det lite sämre än gången innan.

Forskare i hela världen jobbar med de här problemen genom att på olika sätt byta ut och kombinera ämnen i katod, anod och elektrolyt. Olika membran och stödämnen används för att hindra eller fördröja nerbrytningen. Målet är att ett batteri ska hålla lika många mil som en förbränningsmotor utan att försämras.

– Dit är det långt. Det kommer inte att ske före 2050. Det är egentligen inte livslängden i sig som är problemet, utan att hålla prestanda uppe, särskilt vid djupa urladdningar och snabbladdning, säger Kristina Edström.

Elektrolyten är en nyckel till att öka livslängden. Elektrolyter i gelform, eller fast form, med andra typer av lösningsmedel, kan göra att batteriet håller längre och fungerar bättre vid lägre temperaturer.

– Vi har också hittat sätt att stabilisera gränsytan mellan katod och elektrolyt för att slippa korrosion, säger Kristina Edström.

Hon tror att en fördubblad livslängd i dagens litiumjonbatterier är möjlig till 2020.

Samtidigt försöker de olika forskargrupperna öka energimängden, Wh/kg, i batteriet. Målet är att komma närmare energitätheten i diesel eller bensin. Dels arbetar man med de kombinationer av grundämnen som har högst elektrodpotential, dels med att rent ingenjörsmässigt minska mängden material som inte är aktivt i batteriets funktion. I dagens batteri består nästan halva vikten av dött material. Genom att göra mellanväggar tunnare och lättare kan antalet Wh/kg ökas utan att ändra kemin. Allt detta ger förbättringar, men i små steg, säger Kristina Edström:

– Nästa bra batteri är ett där grafit byts ut mot kisel i anoden. Det ger 20 procent mer energimängd mot dagens anoder. Sen kan man byta ut den positiva elektroden (katoden) mot nya oxidbaserade material (nickel, kobolt, mangan, aluminium) som är 30–40 procent bättre än i dag i energimängd.

Ett annat stort problem handlar om kostnader och industrialisering. Målet för en industriprocess är att elmotor och batteri inte ska kosta mer än en konventionell drivlina och bensintank.

– Priset för batterier kommer kanske att halveras till 2020, men det är fortfarande långt från målet, säger Kristina Edström.

Tillverkning av högprestandabatterier kräver extrem renhet och precision. Det är svårt, och mycket dyrt, att hålla den kvaliteten i stor skala.

– Jag kan fortfarande gå in i labbet och bygga ett batteri som är dubbelt så bra som det som finns på marknaden. Men att behålla den prestandaskillnaden genom hela industriprocessen är mycket svårt, säger Kristina Edström.

Hon bedömer de olika batteriteknikerna som är intressanta för elfordon – någon gång i framtiden. Hennes dom kan du läsa i grafiken som ligger i högerspalten här intill.

Eddie Pröckl

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Dagens viktigaste nyheter

Aktuellt inom

Senaste inom

Debatt