Batterier för elbilar är på väg att få en välbehövlig uppgradering

Räckvidden är verkligen inget problem för de flesta elbilar längre. Men precis som för ICE-bilar är det inte nödvändigtvis storleken på bränsletanken, utan hur lätt det är att få tag på bränsle. Med elbilar är problemet inte batteriets storlek, utan laddningshastigheten och batteriets livslängd. Lyckligtvis finns det några nya utvecklingar som kan lösa några av dessa problem med batterier för elbilar.

Toyotas solid-state batterier för elbilar

Ett enkelt sätt att komma till rätta med räckviddsångest är att göra snabbladdningsstationer (och laddare för hemmabruk) mer utbredda. Men det tar tid och kräver massiva infrastrukturinvesteringar. Och även då, förklarar Battery University, klarar litiumjonbatterier bara ett visst antal snabbladdningscykler innan de börjar försämras. Toyota kan dock ha en lösning på detta, rapporterar Autoblog.

RELATERAT: Superkondensatorer kan revolutionera elbilen, men är de redo för produktion?

Li-jonbatterier förlitar sig på en flytande elektrolyt för att transportera joner och elektroner för att ge ström. Men denna elektrolyt, förklarar The Verge och NewAtlas, är brandfarlig och potentiellt explosiv, särskilt om själva batteriet är gammalt eller skadat. Den är också korrosiv om den sköts felaktigt, förklarar Handbook of Advanced Ceramics.

Toyotas svar är att ersätta vätskan i elbilsbatterier med en fast substans, vilket skapar ett solid-state batteri. Ett solid-state EV-batteri, förklarar Automotive News, skulle vara lättare och säkrare än ett Li-ion-batteri. Det skulle också hålla längre och laddas betydligt snabbare. Laddningstiden för ett fordon som Honda E skulle kunna sjunka från 30 minuter till mindre än 15.

Den fasta konstruktionen är dock inte det enda som Toyota undersöker med sina prototyper av elbilsbatterier. Den japanska biltillverkaren investerar också i en ny batterikemi för elbilar: litium-svavel. Li-S-batterier är mer energitäta än Li-ion-batterier och deras material kostar mindre. De undviker också att använda ett extremt problematiskt material: kobolt.

Flera andra elbils- och batteriföretag tar sig dock an problemet från en annan vinkel.

Taking cobalt out of electric car batteries

RELATERAT: Testning av elbilsbatterier är inte riktigt som testning av motorer

Trots att Li-ion-batterier bygger på litium behöver de kobolt och grafit för sina elektroder, rapporterar Chemical & Engineering News. Kobolt är den största faktorn bakom priserna på batterier för elbilar, rapporterar NBC, och efterfrågan överstiger utbudet.

Och ännu värre är att en betydande del av världens kobolt bryts av fruktansvärt underbetalda och överarbetade gruvarbetare i Demokratiska republiken Kongo. Och det inkluderar barn.

Många stora batterileverantörer har redan fasat ut kobolt som bryts av barnarbete. Tesla och Panasonic tar dock ett steg längre, rapporterar InsideEVs. Panasonic är Teslas främsta batterileverantör och tillverkar för närvarande EV-batterier av nickel-kobolt-aluminium, rapporterar TechCrunch. Företaget hävdar dock att det använder mindre än 2 % av den globala tillgången på kobolt i sina batterier. Företaget hävdar också att dess batterier kommer att vara koboltfria år 2023.

RELATERAT: Tesla vill leverera batterier till rivaler

Tesla har också samarbetat med det kinesiska företaget CATL, rapporterar Reuters, för att utveckla litiumjärnfosfatbatterier. LFP-batterier (”F” för ”Fe”, eller järn) är inte riktigt lika energitäta som litiumjonbatterier, rapporterar Epec Engineered Technologies. Men de använder inte bara inget kobolt, de är också stabilare och har längre livslängd. Men den nya kemin kanske inte är strikt nödvändig.

InsideEVs rapporterar att flera forskare från University of Texas at Austin har utvecklat ett Li-ion elbilsbatteri som inte använder kobolt. Men det använder metaller som redan finns i Li-ion-batterier: nickel, aluminium och mangan. Den nya kemin har inte mindre i laddningseffektivitet eller hållbarhet, rapporterar Green Car Congress. Och enligt rapporten som publicerades i Advanced Materials har den ”omedelbar skalbarhet för syntesen”.

Hur snart kommer dessa uppdateringar att nå ut till konsumenterna?

Avskärmning av kobolt från batterier för elbilar har en annan potentiell fördel: att göra elbilar lika billiga som bilar med motor. Enligt Forbes skulle en sänkning av kostnaden för ett elbilsbatteri till 100 dollar/kWh praktiskt taget eliminera prisskillnaden.

I skrivande stund ligger kostnaden på cirka 147 dollar/kWh. Med tanke på att kobolt utgör 10-30 % av kostnaden för ett Li-ion-batteri, rapporterar Green Car Congress, skulle en eliminering av kobolt kunna sänka kostnaden till cirka 110-120 dollar. Enligt Forbes kan LFP-batterier dock teoretiskt sett nå 100 dollar/kWh år 2024 och 61 dollar/kWh år 2030. Men det kräver fortfarande att man får igång en kommersiell version. Och detsamma gäller för batteriet från University of Texas. Fast i det fallet har forskarna bakom det redan bildat ett företag för att kommersialisera det: TexPower.

RELATERAT:

Var passar Toyotas fasta elbilsbatteri in? För närvarande arbetar biltillverkaren med att övervinna Li-S-batteriernas tendens att deformeras med tiden. Dessutom kräver tillverkningen av ett Li-S batteri för elbilar en noggrant kontrollerad miljö med extremt låg fuktighet. De första fungerande prototyperna kommer inte att avslöjas förrän tidigast 2025. Och även då kommer det att ta några år innan priset sjunker, på grund av den låga produktionsvolymen.

Men all denna utveckling är ändå ett steg mot att göra elbilar mer överkomliga och tillgängliga för alla.

Följ fler uppdateringar från MotorBiscuit på vår Facebook-sida.