Batterier til elbiler er ved at få en tiltrængt opgradering

Rækkevidde er virkelig ikke længere et problem for de fleste elbiler. Men ligesom med ICE-biler er det ikke nødvendigvis størrelsen af brændstoftanken, men hvor let det er at få brændstof. Med elbiler er problemet ikke batteristørrelsen, men opladningshastigheden og batteriets levetid. Heldigvis er der et par nye udviklinger, der kan løse nogle af disse EV-batterihovedpiner.

Toyotas solid-state EV-batterier

En enkel måde at løse problemerne med rækkeviddeangst på er at gøre hurtigopladningsstationer (og opladere i hjemmet) mere udbredte. Men det tager tid og kræver massive investeringer i infrastruktur. Og selv da, forklarer Battery University, kan lithium-ion-batterier kun klare et vist antal hurtige opladningscyklusser, før de begynder at blive nedbrudt. Toyota har dog måske en løsning på dette, rapporterer Autoblog.

RELATERET: Superkondensatorer kan revolutionere elbilen, men er de klar til produktion?

Li-ion-batterier er afhængige af en flydende elektrolyt til at transportere ioner og elektroner for at levere strøm. Men denne elektrolyt, forklarer The Verge og NewAtlas, er brandfarlig og potentielt eksplosiv, især hvis selve batteriet er gammelt eller beskadiget. Det er også korrosivt, hvis det bliver behandlet forkert, forklarer Handbook of Advanced Ceramics.

Toyotas svar er at erstatte væsken i elbilbatterier med et fast stof, hvilket skaber et solid-state-batteri. Et solid-state EV-batteri, forklarer Automotive News, ville være lettere og sikrere end et Li-ion-batteri. Det ville også holde længere og oplades betydeligt hurtigere. Opladningstiden for et køretøj som Honda E kunne falde fra 30 minutter til mindre end 15 minutter.

Det faste design er dog ikke det eneste, som Toyota undersøger med sine prototyper af elbilbatterier. Den japanske bilproducent investerer også i en ny batterikemi til elbiler: lithium-svovl. Li-S-batterier er mere energitætte end Li-ion-batterier, og deres materialer koster mindre. De undgår også at bruge et ekstremt problematisk materiale: kobolt.

Et par andre EV- og batterivirksomheder griber dog problemet an fra en anden vinkel.

Tager kobolt ud af elbilbatterier

RELATERET: Testing Electric Car Batteries Isn’t Quite Like Testing Engines

Og selv om Li-ion-batterier er bygget op omkring lithium, har de brug for kobolt og grafit til deres elektroder, rapporterer Chemical & Engineering News. Kobolt er den største faktor bag priserne på batterier til elbiler, rapporterer NBC, og efterspørgslen er større end udbuddet.

Sværere endnu er det, at en betydelig del af verdens kobolt udvindes af forfærdeligt underbetalte og overarbejdende minearbejdere i Den Demokratiske Republik Congo. Og det omfatter også børn.

Mange store batterileverandører har allerede udfaset kobolt, der udvindes ved børnearbejde. Tesla og Panasonic tager det dog et skridt videre, oplyser InsideEVs. Panasonic er Teslas primære batterileverandør og producerer i øjeblikket nikkel-kobolt-aluminium EV-batterier, oplyser TechCrunch. Det hævder dog at bruge mindre end 2 % af den globale cobaltforsyning i sine batterier. Det hævder også, at dets batterier vil være koboltfrie i 2023.

RELATERET: Tesla ønsker at levere batterier til rivaler

Tesla har også indgået et samarbejde med det kinesiske firma CATL, rapporterer Reuters, om at udvikle litium-jernfosfat-batterier. LFP-batterier (“F” for “Fe”, eller jern) er ikke helt så energitætte som Li-ion-batterier, oplyser Epec Engineered Technologies. Men ikke alene bruger de ikke kobolt, de er også mere stabile og har længere levetid. Men den nye kemi er måske ikke strengt nødvendig.

InsideEVs rapporterer, at flere forskere fra University of Texas at Austin har udviklet et Li-ion-batteri til elbiler, der ikke bruger kobolt. Men det bruger metaller, der allerede findes i Li-ion-batterier: nikkel, aluminium og mangan. Den nye kemi har ikke mindre i opladningseffektivitet eller holdbarhed, rapporterer Green Car Congress. Og ifølge rapporten, der er offentliggjort i Advanced Materials, har den “øjeblikkelig synteseskalerbarhed”.

Hvor hurtigt vil disse opdateringer komme forbrugerne til gode?

Afskæring af kobolt fra EV-batterier har en anden potentiel fordel: at gøre EV’er lige så billige som ICE-biler. Ifølge Forbes ville en sænkning af prisen på batterier til elbiler til 100 dollar/kWh stort set fjerne denne prisforskel.

I skrivende stund er prisen ca. 147 dollar/kWh. I betragtning af at kobolt udgør 10-30 % af prisen på et Li-ion-batteri, oplyser Green Car Congress, vil en fjernelse af kobolt kunne få prisen til at falde til ca. 110-120 $. LFP-batterier kan dog teoretisk set nå op på 100 $/kWh i 2024, rapporterer Forbes, og 61 $/kWh i 2030. Men det kræver stadig, at man får en kommerciel version op og køre. Og det samme gælder for batteriet fra University of Texas. Selv om forskerne bag det i det tilfælde allerede har dannet et selskab for at kommercialisere det: TexPower.

RELATERET:

Så hvor passer Toyotas solid-state-batteri til elbiler ind? I øjeblikket arbejder bilproducenten på at overvinde Li-S-batteriernes tendens til at deformere sig over tid. Desuden kræver fremstillingen af et Li-S-batteri til elbiler et omhyggeligt kontrolleret miljø med meget lavt fugtighedsniveau. De første fungerende prototyper vil ikke blive afsløret før tidligst i 2025. Og selv da vil det tage et par år, før prisen falder på grund af den lave produktionsmængde.

Men alle disse udviklinger er stadig et skridt i retning af at gøre elbiler mere overkommelige og opnåelige for alle.

Følg flere opdateringer fra MotorBiscuit på vores Facebook-side.