En Komplekse Tid for Batterier
Selvom et lithium-ion batteri har færre dele end en forbrændingsmotor, er det ikke mindre komplekst. Det involverer et indviklet samspil af materialer, der påvirker en elbils rækkevidde, opladningshastighed, ydeevne og levetid. Batteriproducenterne kapløber om at optimere alt dette med kemiske sammensætninger, der kan minimere kompromiserne. En af de lovende udfordrere er det anode-fri solid-state lithium-metal batteri.
Udvikling af Anode-Fri Teknologi
Mindst én batterichef mener, at denne kemi vil muliggøre det sande “ingen kompromiser køretøj”, hvor køreafstand, opladningstider, sikkerhed og levetid alle er imponerende. Det lyder godt på papiret, men for at teknologien virkelig kan komme ud af laboratoriet og ind i elbiler, som kunder kan købe, er der flere udfordringer, der endnu skal løses.
“Hvis du vil lave et stort skridt i omkostninger, energi per masse og energi per volumen, er den største ændring, du kunne gøre, at eliminere anoden,” fortalte Tim Holme, medstifter og teknisk direktør for batteri-startup QuantumScape.
Fordelene ved Anode-Fri Batterier
Nøglekomponenter i et traditionelt lithium-ion batteri inkluderer en anode, elektrolyt, separator og katode. De arbejder alle sammen for at transportere elektroner mellem en elbils opladnings- og afladningscyklusser. Anoden er angiveligt en af de mest forurenende komponenter, både i forhold til miljøpåvirkning og fremstillingskompleksitet.
Den er typisk lavet af grafit—et stabilt, langvarigt materiale, men et der begrænser hurtig opladning og energitæthed. Bearbejdning af grafit kræver giftige opløsningsmidler, og Kina kontrollerer størstedelen af forsyningskæden. Vi ser også mere siliciumbrug i anoder, men de er dyre, og deres cyklus levetid og stabilitet er ikke den bedste, ifølge QuantumScape. Virksomheder, der arbejder på den teknologi, siger, at de forbedrer stabilitet og langsigtet holdbarhed.
QuantumScapes Innovation
QuantumScape er en af flere batteri-startups, der forsøger at undgå de traditionelle metoder til at inkorporere anoder. De udvikler et lithium-metal batteri, hvor anoden kan dannes “in situ.” Det skabes direkte inden i batteriet i stedet for at blive indsat som en separat komponent. Dette er betydningsfuldt, fordi normale lithium-ion batterier bruger en forud-formet anode, sædvanligvis lavet ved hjælp af grafit og/eller silicium. Lithium-metal batterier kan starte med kun en katode og en elektrolyt.
Fremtiden for Elbiler
QuantumScape har allerede sendt “B-prøver” af deres nye batteri til bilproducenter til test og planlægger at sende flere i år. B-prøver er næsten produktionsklare batteriprototyper, der bruges til avanceret test, såsom ydeevnevalidering, sikkerhedsvurderinger og integration i elbiler.
En af QuantumScapes kunder er PowerCo SE, et fuldt ejet batteridatterselskab af Volkswagen Group. “Vi har licenseret dem teknologien, og vi arbejder sammen om at implementere den,” sagde Holmes. “De bygger gigafabrikker i Spanien, Tyskland og Canada, og vi vil arbejde sammen med dem for at sætte det i produktion.”
Når det blev spurgt om omkostningerne sammenlignet med nuværende lithium-ion batterier, sammenlignede Holmes udviklingen af solid-state celler med SpaceX’s forstyrrelse af raketindustrien.
“Hvis du ser på den første SpaceX raket sammenlignet med hvad NASA gjorde på det tidspunkt, ville det ikke være så [omkostningseffektivt] konkurrencedygtigt,” sagde han. “Efterhånden som de har forbedret sig, har de bragt SpaceX omkostninger ned til en brøkdel af, hvad NASA arbejdede med.”
Oversættelse: Det vil blive dyrere end et traditionelt batteri, i det mindste i starten.
“Hvis vi også kommer på læringskurven, øger vores volumener, reducerer omkostninger, kan vi blive konkurrencedygtige og endda slå lithium-ion med tiden,” tilføjede han.
Skriv et svar