Kan Sion Power ge litiummetallbatteriet luft under vingarna?

2020-01-23 06:00  

Kan en anod av metalliskt litium i stället för grafit vara det som får framtidens luftfarkoster att flyga? Det hoppas amerikanska batteribolaget Sion Power som siktar på en energitäthet om 700 Wh/kg.

Arizonabaserade Sion Power utvecklar ett litiummetallbatteri, vilket innebär att anoden är av metalliskt litium. Konventionella litiumjonbatterier har oftast en anod av grafit.

Fördelen med en litiumanod är rejält ökad energitäthet. Oavsett vilken katod som används menar bolaget att energitätheten kan fördubblas jämfört med om en grafitanod används.

Det öppnar möjligheter för en rad nya användningsområden, inklusive eldrivna flygfarkoster.

”Litiummetalltekniken finns tillgänglig här och nu”

En bra litiumjoncell med en katod av nickel, mangan och kobolt (så kallad NMC-kemi, den i dag vanligaste) kan nå en energitäthet på cirka 250 Wh/kg. Genom att byta ut anoden till en av metalliskt litium menar alltså Sion Power att 500 Wh/kg blir möjligt.

– Litiummetalltekniken finns tillgänglig här och nu. Visserligen med en omfattande färdplan för ytterligare förbättringar. Men i en industri som söker 5–10 procents högre lagringskapacitet erbjuder vi 50–100 procent, berättade Michael Fetcenko, ordförande för Sion Power, vid en presentation av tekniken på en batterikonferens i Tyskland nyligen, där Ny Teknik var på plats.

Läs mer: Första kommersiella eldrivna flygplanet har lyft

2018 lanserades bolaget Licerion 1, en påscell som mäter 10x10x1 centimeter med en energitäthet om 500 Wh/kg, energidensitet om 1 000 Wh/L och 450 laddcykler.

Cellen med en lagringskapacitet på 6 Ah har genomgått säkerhetstest och certifiering (UN DOT 38.3 för transporter). Enligt företaget är de ”lika säkra som traditionella litiumjonbatterier”. 20 Ah-varianten genomgår just nu motsvarande certifieringsprocess.

Cellen testas av utvalda partners

Men det går knappast att köpa dem från hyllan ännu. Företagets pilotanläggning i Tuscon producerar endast celler som sedan slutet av 2018 testas av utvalda partners.

Marknaderna som Sion Power siktar in sig på är först och främst olika former av obemannade luftfarkoster. Michael Fetcenko nämner bland annat så kallade pseudo-satelliter för höghöjdsbruk, det vill säga flygplansliknande farkoster som kan ersätta satelliter i militär- eller forskningssammanhang.

Omkring 2022–2025 hoppas han att batterierna används i luft-taxis som kan starta och landa vertikalt (VTOL-farkoster). Företaget hoppas även nå ut till elbilstillverkare men påpekar att antalet laddcykler behöver bli fler.

– Elbilar är den heliga graalen tack vare stora volymer. Men det är svårare att tjäna pengar på grund av låga marginaler jämfört med andra branscher, säger han.

Läs mer: Transportforskaren: ”Jag tror på elflyg”

Företagets planer sträcker sig så långt som till en cell med energitäthet på 700 Wh/kg och energidensitet om 1 400 Wh/L, kallad Licerion 3. Men kanske inte med tillräckligt många laddcykler för att passa elbilar, det vill säga fler än 1 000.

– Det finns fortfarande mycket utrymme för förbättringar. Det här är en teknik som befinner sig tidigt i utvecklingen. Vi skulle kunna nå 700 Wh/kg och 1 000 cykler, men vi är inte där ännu, säger han.

Dendriter känt problem för litiummetallbatterier

Det Sion Power brottas med är troligen samma fenomen som gäller generellt för laddningsbara litium-metallbatterier – små utväxter på elektroden (dendriter) som riskerar att leda till kortslutning och brand.

Sion Power menar alltså att de åtminstone delvis har löst problemet. Men en hel del utveckling tycks återstå innan riktigt hög energitäthet kan kombineras med många laddcykler och bibehållen säkerhet.

Sion Power har funnits i 30 år och ägnade sig länge åt litium-svavelbatterier, där katoden består av svavelföreningar i stället för exempelvis nickel, mangan och kobolt. Parallellt pågick utveckling av litiumanoder.

2015 beslutade företaget att överge svavelkatoderna på grund av svårigheter att uppnå tillräckligt antal laddcykler. Valet föll i stället på att kombinera metalliska litiumanoder med konventionella katoder. Ett samarbete med tyska kemijätten BASF inleddes samtidigt.

Sion Power är förstås inte ensamt om att utveckla litiummetallbatterier. Amerikanska Pellion Technologies stöttades fram tills för ett år sedan av det tunga venturekapitalbolaget Khosla Ventures. Enligt Quartz avslutade Khosla Ventures sitt engagemang eftersom det skulle krävas alltför stora resurser att utveckla ett batteri med tillräckligt många laddcykler för att fungera i exempelvis elbilar. Beslutet ledde till att Pellion Tehcnologis gick i graven.

Johan Kristensson

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.

  Kommentarer

Debatt