5 batteriteknologier för elbilar att se fram emot under det kommande decenniet

Påståenden om "batterigenombrott" finns i överflöd, men få teknologier har tagit sig ut ur labbet och in i elfordon. Experter som Pranav Jaswani från IDTechEx och Evelina Stoikou från BloombergNEF berättade för Wired att små, välplacerade förbättringar kan göra stor skillnad, men att det ofta tar år att förverkligas på grund av säkerhetskrav, tillverkningsvalidering och ekonomisk genomförbarhet.

Litiumjonbatterier är fortfarande ryggraden i elbils-eran

De stora genombrotten hittills kretsar kring litiumjonbatterier. ”Litiumjonbatterier är väldigt mogna”, säger Evelina Stoikou; investeringarnas omfattning och den befintliga leveranskedjan gör det svårt för andra kemiföretag att komma ikapp under det kommande decenniet. Ändå skulle en enda förändring i sammansättning eller process kunna öka räckvidden med cirka 80 kilometer eller sänka tillverkningskostnaderna tillräckligt för att sänka priset på en bil, säger Pranav Jaswani.

5 steg som kan göra verklig skillnad

LFP: Sänk kostnader, bibehåll stabilitet

Varför det är viktigt: Litiumjärnfosfatbatterier (LFP) använder järn och fosfat istället för dyra och svårutvunna nickel och kobolt. LFP är mer stabilt och bryts ner långsammare under många cykler.

Potentiell vinst: Lägre batterikostnader och fordonspriser – särskilt viktigt eftersom elbilar konkurrerar med bensindrivna bilar. LFP är redan populärt i Kina och förväntas spridas till Europa och USA under de närmaste åren.

Utmaningar: Lägre energitäthet, kortare räckvidd per batteripaket än andra alternativ.

Hög nickelhalt NMC: Längre räckvidd, mindre kobolt

Varför det är viktigt: Att öka nickelhalten i litium, nickel, mangan, kobolt ökar energitätheten och räckvidden utan att öka storleken/vikten. Det möjliggör också reduktion av kobolt, en dyr och etiskt kontroversiell metall.

Utmaningar: Minskad stabilitet, högre risk för sprickbildning eller explosion, kräver strängare design och termisk kontroll, vilket resulterar i ökade kostnader. Mer lämplig för avancerade elfordon.

Torrelektrodprocess: Minimera lösningsmedel, öka produktionseffektiviteten

Varför det är viktigt: Istället för att blanda material med lösningsmedel och sedan torka, blandar torrelektrodtekniken torra pulver före beläggning och laminering. Färre lösningsmedel minskar miljö-, hälso- och säkerhetsrisker; att eliminera torkningssteget kan minska leveranstiden, öka effektiviteten och minska tillverkningsutrymmet – vilket allt minskar kostnaderna.

Driftsättningsstatus: Tesla har ansökt vid anoden; LG och Samsung SGI testar linjen.

Utmaning: Torrpulverbearbetning är tekniskt komplex och kräver finjustering för att stabilisera massproduktionen.

Cell-to-Pack: Utnyttja volymen, lägg till cirka 80 km

Varför det är viktigt: Genom att hoppa över moduler och placera celler direkt i batteripaketet kan fler celler klämmas in på samma plats. Enligt Pranav Jaswani kan den här tekniken öka räckvidden med cirka 80 km och förbättra topphastigheten, samtidigt som tillverkningskostnaderna sänks. Tesla, BYD och CATL använder den redan.

Utmaningar: Att kontrollera termisk instabilitet och strukturell styrka är svårare utan moduler; att byta ut felaktiga celler blir komplicerat och kräver till och med att hela klustret öppnas eller byts ut.

Kiselanod: Tät energi, snabbladdning 6–10 minuter

Varför det är viktigt: Att tillsätta kisel till en grafitanod ökar lagringskapaciteten (längre räckvidd) och laddar snabbare, vilket potentiellt tar bara 6–10 minuter att ladda helt. Tesla har redan blandat en del kisel; Mercedes-Benz och General Motors säger att de närmar sig massproduktion.

Utmaning: Kisel expanderar/samlar cykliskt, vilket orsakar mekanisk stress och sprickbildning, vilket försämrar dess kapacitet med tiden. Detta är numera vanligt i små batterier som de i telefoner eller motorcyklar.

Teknologi	Viktiga fördelar	Utmaning	Status
LFP	Låg kostnad, stabil, långsam nedbrytning	Låg energitäthet	Populärt i Kina; förväntas öka i EU/USA
Hög nickelhalt (NMC)	Öka densiteten, minska kobolt	Mindre stabil, hög kostnad för termisk kontroll	Lämplig för exklusiva bilar
Torr elektrod	Minska lösningsmedel, öka effektiviteten, sänk kostnaderna	Tekniska utmaningar vid hantering av torra pulver	Tesla (anod); LG, Samsung SGI-testad
Cell-till-pack	Öka räckvidden på ~80 km, minska kostnaden	Värmekontroll, svår att reparera	Tesla-, BYD- och CATL-applikationer
Kiselanod	Längre räckvidd, snabbladdning 6–10 minuter	Expansion orsakar sprickbildning och kapacitetsförlust.	Närmar sig massproduktion

Lovande teknologier men fortfarande långt ifrån marknaden

Natriumjon: Lätt att hitta, billig, värmestabil

Varför det är viktigt: Natrium är billigt, finns i överflöd och är lättare att bearbeta än litium, vilket minskar kostnaderna i leveranskedjan. Natriumjonbatterier verkar vara mer stabila och prestera bra i extrema temperaturer. CATL säger att de kommer att påbörja massproduktion nästa år, och batterierna kan stå för så mycket som 40 % av Kinas personbilsmarknad .

Utmaningar: Natriumjoner är tyngre, har lägre energitäthet och är bättre lämpade för stationär lagring. Tekniken är i sin linda, med få leverantörer och få beprövade processer.

Solid state-batterier: Hög densitet, säkrare men svårare att tillverka

Varför det är viktigt: Att ersätta flytande/gelelektrolyter med fasta utlovar högre densitet, snabbare laddning, längre livslängd och mindre risk för läckage. Toyota säger att de kommer att lansera en bil med solid state-batterier under 2027 eller 2028. BloombergNEF förutspår att solid state-batterier år 2035 kommer att stå för 10 % av produktionen av elfordon och lagringsenheter.

Utmaningar: Vissa fasta elektrolyter presterar dåligt vid låga temperaturer; tillverkning kräver ny utrustning; defektfria elektrolytlager är svåra att skapa; branschkonsensus om val av elektrolyt saknas, vilket gör leveranskedjan svår.

En anmärkningsvärd idé men svår att popularisera

Trådlös laddning: Maximal bekvämlighet, kostnadsbarriär

Varför det är viktigt: Laddning och parkering utan laddning är något som vissa tillverkare säger snart kommer att bli tillgängligt; Porsche visar upp en prototyp med planer på att lansera en kommersiell version nästa år.

Utmaningar: Trådbunden laddning är nu effektiv och mycket billigare att installera, enligt Pranav Jaswani. Trådlös laddning kan förekomma i vissa nischfall, som bussar som laddar längs sina rutter medan de är parkerade vid kajer, men det är osannolikt att det blir ett vanligt alternativ.

Slutsats: Förväntningarna är välgrundade, men utveckling tar tid

De mest lovande batteriteknikerna idag är främst optimeringar inom litiumjonsystemet: LFP för att minska kostnaden, hög nickelhalt för att öka densiteten, torra elektroder och Cell-to-Pack för att minska tillverkningskostnaderna, kiselanoder för att öka laddningshastigheten. Samtidigt har natriumjon- och fastfasbatterier långsiktig potential men många produktionshinder. Som experter betonar kan även små förändringar ta upp till 10 år innan de visas i elfordon – och endast förbättringar som uppfyller säkerhetsstandarder och ekonomiska överväganden kommer att ha en chans att nå marknaden.

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