Batteriforskning: langsom fremgang

Batteriforskning: langsom fremgang

"Solid-state batterier er blandt de varme kandidater til den næste generation af batterier."MARTIN FINSTERBUSCH

Biløkonomi: Den næste generation af solid-state batterier bør være dobbelt så kraftige og sikre som nutidens lithium-ion batterier. Hvad er sandt om bilfabrikanternes løfter?
Martin Finsterbusch: Faktisk er solid-state batterier blandt de varme kandidater til den næste generation af elektriske mobilitetsbatterier. Da de ikke længere indeholder flydende elektrolytter, er de lækagesikre og temperaturstabile i modsætning til nutidens generation af lithium-ion-batterier. På vores forskningsinstitut arbejder vi også på at fordoble energitætheden og forbedre den langsigtede stabilitet.

Hvor langt er du med din forskning, og hvornår kan vi forvente, at den nye generation af batterier er klar til markedet?
Hvis en af ​​mine medarbejdere i morgen løste alle de resterende fysiske og kemiske problemer i ét hug, ville det kun tage to år. Faktisk har vi stadig et par forhindringer at overvinde, da vores celler kun fungerer i laboratorieskala indtil videre. Den store udfordring ligger nu i at skalere funktionen af ​​den enkelte lille celle til batteripakken med flere hundrede store celler i et køretøj. I næste trin skal materialerne og fremstillingsprocesserne optimeres med hensyn til omkostningseffektivitet, da hver cent tæller i bilfremstilling. Jeg forventer derfor ikke funktionelle prototyper før 2025 og mulig produktion i stor skala før 2030.

Bilproducenter som Toyota og Fisker samt støvsugerproducenten Dyson ønsker at bringe solid-state batterier på markedet i begyndelsen af ​​2020'erne. Er der nogen sandhed i dette, eller er det bare rygter?
Hvis jeg vidste det, ville jeg ikke være fysiker, men clairvoyant(griner). Mange forskningslaboratorier rundt om i verden arbejder i øjeblikket på nye disruptive batteriteknologier i den strengeste hemmelighed. Ingen kan i dag sige, hvem der i sidste ende vinder løbet.

Du hører om forskellige begreber såsom lithium-svovl, lithium-luft eller endda lithium-glas batterier. Hvad synes du er mest lovende?
På Jülich Research Center arbejder vi primært med udvikling af oxidbaserede keramiske solid-state batterier. Selvom disse har større produktionsudfordringer sammenlignet med svovl- eller fosfatbaserede faststofbatterier, er de også de mest stabile. Vi udvikler startpudder, halvfabrikata og funktionslag og bruger dem til at bygge komplette celler. Vi har mange års knowhow og en stor portefølje af keramiske fremstillings- og forarbejdningsprocesser til vores rådighed, hvormed vi kan kombinere en bred vifte af materialer og producere forskellige celletyper. Fokus er altid på at udvikle materialer og processer, der er så omkostningseffektive og skalerbare som muligt.

Ville du personligt købe en elbil i dag, eller vil du hellere vente på det næste teknologiske spring i batteriudviklingen?
Der kommer formentlig ikke et større teknologisk spring i de næste par år, men derimod en gradvis udvikling af batteriteknologien. Lithium-ion-batteriet med flydende elektrolyt har trods alt eksisteret i 25 år og bliver hele tiden videreudviklet. Derfor er jeg allerede interesseret i at købe en elbil, men jeg har bemærket, at jeg ofte ikke får kompetente svar fra forhandlere på mine spørgsmål om de bilbatterier, der er installeret i øjeblikket. Derudover er opladningsinfrastrukturen endnu ikke tilstrækkelig tilgængelig til mit mobilitetsbehov, så jeg vil hellere vente lidt endnu.