Dette er en kommentar. Kommentaren er udtryk for skribentens egen holdning.
Det skorter ikke på løfter om nye og bedre batterier, og seneste nyt er, at kinesiske CATL – verdens største batteriproducent til elbiler – hævder at være produktionsklar med et batteri, der oplader 400 kilometer på 10 minutter. Og at det giver en rækkevidde på 700 kilometer på en enkelt opladning.
Hastighed eller rækkevidde?
Det er en stor nyhed. For når det gælder litium-ion-batterier, anerkender eksperterne, at hastighed og rækkevidde sker på bekostning af hinanden. Længere rækkevidde – dvs. energikapacitet – kræver en højere energitæthed i elektroderne, mens hurtigere opladning er lettere, når elektroderne er tyndere, dvs. har en lavere energitæthed. Lavere energitæthed betyder, at lithiumionerne møder mindre modstand på deres vej fra anoden (minus) til katoden (plus). Udfordringen er at finde den perfekte balance, så man kan køre langt uden at skulle vente i en evighed på, at batteriet bliver ladet op undervejs.
Der er flere andre udfordringer med lithium-ion-batterier, såsom overophedning og dermed risiko for brand, hvilket også fører til udledning af giftige gasser.
LFP
Der er flere måder at overvinde risikoen for brand på. LFP er en af dem, også kendt som LiFePO 4, eller lithiumjernfosfatbatterier. Risikoen for eksplosion er stort set ikke-eksisterende. Det er denne batteriteknologi, som CATL nu har videreudviklet og angiveligt overvundet udfordringerne med – nemlig at LFP både har en lavere energitæthed og oplades langsommere ved lave temperaturer end konventionelle lithium-ion-batterier. Løsningen er angiveligt et lag (coating) af fosfor eller kulstof.
Batteriet er klar til produktion, og CATL forventer, at masseproduktionen starter sidst på året.
“Alle venter på solid state”
Når du læser om nyheder som denne, vil du næsten altid læse i den samme artikel: “Dette er gode nyheder, mens vi venter på solid state-batterierne”. Mange mennesker tror, at solid state-brændstof vil løse alle problemer. Det vil aldrig bryde i brand eller blive overophedet, det vil oplades hurtigere og indeholde mere energi – og det vil nedbrydes MEGET langsommere. Simpelthen fordi hele batteriet er i fast form, inklusive elektrolytten i midten, som er flydende i lithium-ion-batterier.
Blandt dem, der satser stort på solid state, er Toyota, som mener, at de vil have sådanne batterier klar i 2027. Hørt det før?
En blindgyde?
Bilproducenten Fisker var blandt de første, der virkelig satsede stort på at udvikle solid state-batterier til biler. I 2018 gav de op.
Det er den slags teknologi, hvor man føler, at man er 90 procent i mål, at man næsten er i mål, når man finder ud af, at de sidste 10 procent er meget sværere end de første 90,” sagde Henrik Fisker til The Verge i februar 2021.
QuantumScape er en anden spiller, som var på alles læber for et par år siden, og som skulle have fundet en fabrik i Europa til at producere deres solid state-batterier inden udgangen af 2021. De er stadig ikke kommet ud af laboratoriet, selv med Volkswagen som den store kapitalindsprøjter.
Shortselleren Scorpion Capital tog en rundspørge blandt tidligere QuantumScape-medarbejdere, og udsigterne så ikke gode ud:
Har de løst de problemer, der har stået i vejen for solid state-batterier de sidste 50 år, som de påstår? spurgte Shortseller Scorpion Capital en af de tidligere medarbejdere.
“Nej, absolut ikke. Så meget kan jeg fortælle dig med sikkerhed. Svaret på det er absolut nej.”
Kommer QuantumScape til at have et produkt i en bil inden for de næste 10 år?
“Absolut ikke.”
Har Toyota løsningen?
I disse dage er det Toyota, der får de fleste overskrifter, og nye batterigennembrud nævnes nu sjældent uden også at nævne Toyotas planer om solid state-batterier i sine køretøjer inden 2027. De har dog ikke vist nogen håndgribelige beviser på, at et sådant batteri nærmer sig produktion.
En af de største udfordringer med solid state-batterier er, at de fungerer bedst ved høje temperaturer, typisk over 45 grader celsius. Med andre ord findes der elektrolytter i solid state-batterier med ret gode egenskaber ved stuetemperatur, men de er ofte sammensat af komplicerede forbindelser. Det gør batterierne både meget dyre og svære at opskalere til noget, der kan bruges til noget fornuftigt.
Det er en af grundene til, at Sila Nanotechnologies, som fokuserer på lithium-ion-batterier med en høj koncentration af silicium i anoden, mener, at solid state-batterier kun vil være et nicheprodukt.
Semi-solid state – en bedre løsning
Der findes en mellemvej, nemlig et hybridbatteri med “semi-solid state”, eller “halvfast tilstand”. Det betyder, at elektrolytten mellem anode og katode ikke er helt fast, men mere tyktflydende end i konventionelle lithium-ion-batterier. Ved at tilsætte faste partikler til den flydende elektrolyt dannes der en halvfast blanding, som giver bedre kontakt mellem elektroderne (anode og katode) og elektrolytten.
Den kinesiske virksomhed NIO er blandt dem, der nu er klar med et sådant batteri med en kapacitet på 150 kWh og en energitæthed på 360 watt-timer pr. kilo. Til sammenligning har Teslas nyeste 4680-batterier en tæthed på mindre end 300 Wt/kg. Det nye NIO-batteri har samme størrelse og formfaktor som sine modstykker, så det passer ind i eksisterende NIO-modeller. Og da virksomheden tilbyder en løsning, hvor du kan købe bilen, men leje batteriet, er det let som en leg at skifte fra de mindre batterier til det større. Vi ved endnu ikke, hvad prisen bliver.
Kommer solid state-batterierne overhovedet?
Hvis Toyota formår at lancere et batteri, de lovligt kan kalde solid state, inden 2027, skal du ikke regne med det i din næste bil. Men enten vil det være meget dyrt på grund af de førnævnte skaleringsproblemer, eller også – og det er mit bud – vil vi se, at batteriet faktisk er et semi-solid state-batteri.
Men hvad så, egentlig? Batterier bliver hele tiden bedre og mere sikre, solid state eller ej. Lad os fejre det, hver gang der kommer et nyt og bedre batteri, i stedet for at sammenligne det med – og overskygge – noget, der måske alligevel aldrig når ud til masserne.
(Tak til Carl Erik Lie Foss, forsker ved det norske Institut for Energiteknik, for korrekturlæsning og input)
