Nye batterier i starten

Nye batterier i starten

En tredjedel af alle nye biler, der sælges i Kina, har allerede et stik, hvilket betyder, at de er rene elektriske eller hybridvarianter. Tendensen er stærkt stigende. I Europa bliver der gjort enhver politisk indsats for at skubbe elbiler ud på markedet; forbrændingsmotorer tælles med. Selvom elbiler består af væsentligt færre dele, er der vigtige, differentierende funktioner. Mens spørgsmålet med forbrændingsmotorer var, om diesel eller benzin var, er det med elektriske køretøjer spørgsmålet om, hvilken batteriteknologi der er i skroget. Lithium-ion-batteriet dominerer i øjeblikket. Men andre teknologier forsøger at blive involveret, især natrium-ion-batterier og lithium-jernfosfat-batterier. Som det så ofte er tilfældet, er der i øjeblikket ikke én batteriteknologi, der kan alt: høj energitæthed, høje ladestrømme, høj cyklusstabilitet, flammehæmmende, og alt dette til den laveste pris med 100 procent genanvendelse og let tilgængelige råmaterialer. Hvis alt dette blev kombineret i én teknologi, ville e-mobilitet ikke længere have kritik. Men faktum er: enhver batteriteknologi har sine specifikke fordele og ulemper. Disse skal afvejes nøje for at kunne udvælge den bedste teknologi til den respektive anvendelse. Der er dog massive modstridende mål i elbiler: På den ene side skal rækkevidden være så lang som muligt, men bilen skal være billig i indkøb for masserne. Fra i dag er det ikke muligt! Men flytter man målene i den ene eller den anden retning, kan alternative batteriteknologier allerede give spændende fordele.

En tommelfingerregel er: Jo større batteri, jo længere rækkevidde. Men også: jo højere pris. Hvorfor har lithium-ion-batteriet i øjeblikket en så dominerende stilling? Vi spørger forsker Marcus Jahn, chef for kompetenceenheden Battery Technologies ved det østrigske teknologiske institut (AIT), og en rigtig ekspert i de forskellige batteriteknologier. "Vi har kendt til den lithium-ion-teknologi, som vi bruger i øjeblikket, siden begyndelsen af ​​1990'erne. Men nu har vi været i stand til at gøre cellerne væsentligt kraftigere. Ikke desto mindre opererer vi allerede tæt på den fysiske grænse med denne type batterier. Vi kan ikke længere forvente nogen væsentlige spring her." Lithium-ion-batterier har nogle ubestridelige fordele: de tilbyder høj effekttæthed, har en solid levetid på omkring 1.000 opladningscyklusser og er rimelig sikre at bygge. Ulempen: lave temperaturer er ikke din ven, genbrug er i øjeblikket stadig meget dyrt - fordi det er komplekst - og frem for alt bruger de sjældne materialer som nikkel, mangan og kobolt. For ikke at nævne, at lithiumminedrift er meget forurenende, og de fleste forekomster er kendt i Sydamerika og Australien, hvilket også åbner op for en "geopolitisk afhængighed" - noget forsker Jahn ikke beskriver.

Hvis batteriet bliver billigere, bliver hele elbilen billigere. Derfor forskes der intensivt i alternativer. Der er i øjeblikket to teknologier, der muligvis - fra visse perspektiver - kunne konkurrere med lithium-ion-batteriet: lithium-jernfosfat-batteriet (forkortet LFP) eller natrium-ion-batterierne. Begge varianter har specifikke fordele og ulemper. Ford bruger allerede LFP-batteriet i nogle modeller, fordi det ifølge producenten giver en prisfordel på omkring 15 procent. Yderligere fordele: Høj cyklusstabilitet, mindre følsom over for temperatur, kræver ikke sjældne råmaterialer og er næsten 100 procent genanvendelig, kun elektrolytten skal bortskaffes. Det betyder, at LFP-batterier kan gøre det mere overkommeligt at starte en elbil. Ulempen: Energitætheden er lavere, så der er brug for flere celler til samme rækkevidde som med et lithium-ion-batteri. Dette ville øge vægten igen - og også prisen. Men hvis denne teknologi bruges i køretøjer, der ikke skal opnå den maksimale rækkevidde, giver det en klar omkostnings- og miljømæssig fordel. Forsker Marcus Jahn anslår forskellen i energitæthed til omkring 20 procent. "Målet her bør ikke være at bytte lithium-ion-batteriet 1:1 ud med LFP-batteriet, men teknologien kan snarere være et omkostningseffektivt alternativ, hvis det bruges korrekt, hvis det tilsigtede formål er valgt i overensstemmelse hermed," siger forskeren.

Natrium-ion-batterier gør i øjeblikket et navn for sig selv i Kina og nyder stigende popularitet. AIT-forsker Marcus Jahn kan også bevidne cellernes meget positive egenskaber: "Natrium-ion-batteriet har været intensivt undersøgt i omkring syv år. Teknologien var oprindeligt beregnet til stationær drift, fordi den giver attraktive omkostninger pr. kilowatt-time. Andre fordele: Natrium er let tilgængeligt på verdensplan, hvilket reducerer omkostningerne. Derudover kan cellerne fremstilles på nøjagtig samme måde som batterier, selv i praksis kun på samme måde som batteriproduktion. lithium erstattes af natrium." Men på den ene side kræver denne celle også sjældne råvarer udover lithium og kan ikke integreres med lithium i samme genbrugsproces. Men knibepunktet er anderledes: energitætheden er lavere, omkring en fjerdedel af den mangler i lithiumcellen. Betyder: Prisfordelen er igen købt på bekostning af sortimentet. Men batteriforsker Marcus Jahn forsøger at forklare, hvorfor denne teknologi stadig har potentiale: "Vi må ikke glemme, at efterspørgslen efter elbiler vil stige markant nu og i fremtiden. Så du har hurtigt brug for mange batterier, og det er ikke alle elbilbrugere, der har brug for en rækkevidde på 700 kilometer. Her kan natrium-ion-batteriet være et godt kompromis mellem rækkevidde, tilgængelighed og pris." I slutningen af ​​vores interview spurgte vi forskeren, hvilken type batteri vi vil bruge på mellemlang sigt, i de næste fem år. Svaret: "Lithium-ion-typen vil dominere indtil da." Men hvad der kommer dernæst er stadig et åbent spørgsmål baseret på den aktuelle forskningstilstand.

Lithium ion

+ høj energitæthed

+ solid cyklus stabilitet

+ grundigt undersøgt

- dyrt

– ressourcekrævende produktion

– kompleks genbrug

Lithium jernfosfat

+ billigere

+ meget høj cyklusstabilitet

+ mindre følsom over for temperatur

– lavere energitæthed

Natrium ioner

+ Natrium er rigeligt og let at opnå

+ derfor billigere

+ Kan produceres på lithium-ion produktionslinjer

– lavere energitæthed

– op til lithium, som på samme måde er ressourcekrævende at producere

– kompleks genbrug