5 batteriteknologier for elektriske kjøretøy å se frem til i det neste tiåret

Det finnes mange påstander om «batterigjennombrudd», men få teknologier har kommet seg ut av laboratoriet og inn i elektriske kjøretøy. Eksperter som Pranav Jaswani fra IDTechEx og Evelina Stoikou fra BloombergNEF fortalte Wired at små, velplasserte forbedringer kan utgjøre en stor forskjell, men at det ofte tar år å realiseres på grunn av sikkerhetskrav, produksjonsvalidering og økonomisk gjennomførbarhet.

Litiumion er fortsatt ryggraden i elbilæren

De store gjennombruddene så langt dreier seg om litiumionbatterier. «Litiumionbatterier er svært modne», sier Evelina Stoikou. Omfanget av investeringer og den eksisterende forsyningskjeden gjør det vanskelig for andre kjemiske selskaper å ta igjen det tapte i løpet av det neste tiåret. Likevel kan en enkelt endring i sammensetning eller prosess øke rekkevidden med omtrent 80 kilometer eller kutte produksjonskostnadene nok til å redusere prisen på en bil, sier Pranav Jaswani.

5 steg som kan gjøre en reell forskjell

LFP: Kutt kostnader, oppretthold stabilitet

Hvorfor det er viktig: Litiumjernfosfat (LFP)-batterier bruker jern og fosfat i stedet for dyrt og vanskelig utvunnet nikkel og kobolt. LFP er mer stabilt og brytes ned saktere over mange sykluser.

Potensiell gevinst: Lavere batterikostnader og bilpriser – spesielt viktig ettersom elbiler konkurrerer med bensindrevne biler. LFP er allerede populært i Kina og forventes å spre seg til Europa og USA i løpet av de neste årene.

Utfordringer: Lavere energitetthet, kortere rekkevidde per batteripakke enn andre alternativer.

Høyt nikkelinnhold i NMC: Større rekkevidde, mindre kobolt

Hvorfor det er viktig: Å øke nikkelinnholdet i litium, nikkel og mangan, kobolt øker energitettheten og rekkevidden uten å øke størrelsen/vekten. Det muliggjør også reduksjon av kobolt, et dyrt og etisk kontroversielt metall.

Utfordringer: Redusert stabilitet, høyere risiko for sprekker eller eksplosjon, krever strengere design og termisk kontroll, noe som resulterer i økte kostnader. Mer egnet for avanserte elektriske kjøretøy.

Tørrelektrodeprosess: Minimer løsemidler, øk produksjonseffektiviteten

Hvorfor det er viktig: I stedet for å blande materialer med løsemidler og deretter tørke, blander tørrelektrodeteknologi tørre pulver før belegg og laminering. Færre løsemidler reduserer miljø-, helse- og sikkerhetsrisikoer. Å eliminere tørketrinnet kan redusere behandlingstiden, øke effektiviteten og redusere produksjonsplassen – alt dette reduserer kostnadene.

Utrullingsstatus: Tesla har søkt ved anoden; LG og Samsung SGI tester linjen.

Utfordring: Tørrpulverbehandling er teknisk komplekst og krever finjustering for å stabilisere masseproduksjonen.

Cell-to-Pack: Utnytt volumet, legg til omtrent 80 km

Hvorfor det er viktig: Ved å hoppe over moduler og plassere celler direkte i batteripakken, kan flere celler stappes inn på samme plass. Ifølge Pranav Jaswani kan denne teknologien legge til omtrent 80 km rekkevidde og forbedre toppfarten, samtidig som produksjonskostnadene reduseres. Tesla, BYD og CATL bruker den allerede.

Utfordringer: Det er vanskeligere å kontrollere termisk ustabilitet og strukturell styrke uten moduler; det blir komplisert å bytte ut defekte celler, og det krever til og med at hele klyngen åpnes eller byttes ut.

Silisiumanode: Tett energi, hurtiglading 6–10 minutter

Hvorfor det er viktig: Å tilsette silisium i en grafittanode øker lagringskapasiteten (lengre rekkevidde) og lader raskere, og tar potensielt bare 6–10 minutter å lade helt opp. Tesla har allerede blandet noe silisium; Mercedes-Benz og General Motors sier at de nærmer seg masseproduksjon.

Utfordring: Silisium utvider/kontrakterer syklisk, noe som forårsaker mekanisk stress og sprekker, som reduserer kapasiteten over tid. Dette er nå vanlig i små batterier som de i telefoner eller motorsykler.

Teknologi	Viktige fordeler	Utfordring	Status
LFP	Lav kostnad, stabil, langsom nedbrytning	Lav energitetthet	Populært i Kina; forventes å øke i EU/USA
Høyt nikkelinnhold (NMC)	Øk tettheten, reduser kobolt	Mindre stabil, høye kostnader for termisk kontroll	Passer for luksusbiler
Tørr elektrode	Reduser løsemidler, øk effektiviteten, senk kostnadene	Tekniske utfordringer ved håndtering av tørt pulver	Tesla (anode); LG, Samsung SGI-testet
Celle-til-pakke	Øk rekkevidden på ~80 km, reduser kostnadene	Varmekontroll, vanskelig å reparere	Tesla-, BYD- og CATL-applikasjoner
Silisiumanode	Lengre rekkevidde, hurtiglading 6–10 minutter	Ekspansjon forårsaker sprekkdannelser og tap av kapasitet.	Nærmer seg masseproduksjon

Lovende teknologier, men fortsatt langt fra markedet

Natriumion: Lett å finne, billig, varmestabil

Hvorfor det er viktig: Natrium er billig, det finnes mye av det og er enklere å bearbeide enn litium, noe som reduserer kostnadene i forsyningskjeden. Natriumionbatterier ser ut til å være mer stabile og yte godt i ekstreme temperaturer. CATL sier at de vil starte masseproduksjon neste år, og batteriene kan utgjøre så mye som 40 % av Kinas personbilmarked .

Utfordringer: Natriumioner er tyngre, har lavere energitetthet og er bedre egnet for stasjonær lagring. Teknologien er i sin spede begynnelse, med få leverandører og få velprøvde prosesser.

Solid-state-batterier: Høy tetthet, tryggere, men vanskelige å produsere

Hvorfor det er viktig: Å erstatte flytende/gel-elektrolytter med faste elektrolytter lover høyere tetthet, raskere lading, lengre levetid og mindre risiko for lekkasjer. Toyota sier at de vil lansere en bil med solid-state-batterier i 2027 eller 2028. BloombergNEF spår at solid-state-batterier vil utgjøre 10 % av produksjonen av elbiler og lagringsenheter innen 2035.

Utfordringer: Noen faste elektrolytter yter dårlig ved lave temperaturer; produksjon krever nytt utstyr; defektfrie elektrolyttlag er vanskelige å lage; det mangler enighet i bransjen om valg av elektrolytt, noe som gjør forsyningskjeden vanskelig.

En bemerkelsesverdig idé, men vanskelig å popularisere

Trådløs lading: Maksimal bekvemmelighet, kostnadsbarriere

Hvorfor det er viktig: Plug-in-fri parkering og lading er noe noen produsenter sier snart vil være tilgjengelig; Porsche viser frem en prototype med planer om å rulle ut en kommersiell versjon neste år.

Utfordringer: Kablet lading er nå effektivt og mye billigere å installere, ifølge Pranav Jaswani. Trådløs lading kan dukke opp i noen nisjetilfeller, som busser som lader langs rutene sine mens de er parkert på kaier, men det er usannsynlig at det blir et vanlig alternativ.

Konklusjon: Forventningene er velbegrunnede, men utvikling tar tid

De mest lovende batteriteknologiene i dag er for det meste optimaliseringer innenfor litiumionsystemet: LFP for å redusere kostnader, høyt nikkelinnhold for å øke tettheten, tørre elektroder og Cell-to-Pack for å redusere produksjonskostnader, silisiumanoder for å øke ladehastigheten. Samtidig har natriumionbatterier og faststoffbatterier langsiktig potensial, men mange produksjonshindringer. Som eksperter understreker, kan selv små endringer ta opptil 10 år før de vises i elektriske kjøretøy – og bare forbedringer som oppfyller sikkerhetsstandarder og økonomiske hensyn vil ha en sjanse til å nå markedet.

Kilde: https://baonghean.vn/5-cong-nghe-pin-xe-dien-dang-ky-vong-trong-thap-ky-toi-10310384.html