Nye batterier i starten

Nye batterier i starten

En tredjedel av alle nye biler som selges i Kina har allerede en plugg, noe som betyr at de er rene elektriske eller hybridvarianter. Trenden er kraftig stigende. I Europa gjøres alt politisk for å presse elbiler ut på markedet; forbrenningsmotorer telles. Selv om elbiler består av betydelig færre deler, er det viktige differensierende egenskaper. Mens med forbrenningsmotorer var spørsmålet om diesel eller bensin, med elektriske kjøretøy er det spørsmålet om hvilken batteriteknologi som er i flykroppen. Litium-ion-batteriet dominerer for tiden. Men andre teknologier prøver å bli involvert, spesielt natriumionbatterier og litiumjernfosfatbatterier. Som så ofte er tilfellet, er det foreløpig ingen batteriteknologi som kan gjøre alt: høy energitetthet, høye ladestrømmer, høy syklusstabilitet, flammehemmende, og alt dette til lavest mulig pris med 100 prosent gjenvinningsgrad og lett tilgjengelige råvarer. Hvis alt dette ble kombinert i én teknologi, ville e-mobilitet ikke lenger ha noen kritikere. Men faktum er: hver batteriteknologi har sine spesifikke fordeler og ulemper. Disse må veies nøye opp for å kunne velge den beste teknologien for den respektive applikasjonen. Det er imidlertid massive motstridende mål i elbiler: På den ene siden skal rekkevidden være så lang som mulig, men bilen skal være billig i innkjøp for massene. Per i dag er det ikke mulig! Men hvis du flytter målene i den ene eller andre retningen, kan alternative batteriteknologier allerede tilby spennende fordeler.

En tommelfingerregel er: jo større batteri, jo lengre rekkevidde. Men også: jo høyere pris. Hvorfor har litium-ion-batteriet for tiden en så dominerende posisjon? Vi spør forsker Marcus Jahn, leder for kompetanseenheten Battery Technologies ved Austrian Institute of Technology (AIT), og en ekte ekspert på de ulike batteriteknologiene. "Vi har kjent til litium-ion-teknologien som vi bruker i dag siden tidlig på 1990-tallet. Nå har vi imidlertid klart å gjøre cellene betydelig kraftigere. Likevel opererer vi allerede nær den fysiske grensen med denne typen batterier. Vi kan ikke lenger forvente noen betydelige sprang her." Litium-ion-batterier har noen ubestridelige fordeler: de tilbyr høy effekttetthet, har en solid levetid på rundt 1000 ladesykluser og er rimelig trygge å bygge. Ulempen: lave temperaturer er ikke din venn, resirkulering er for tiden fortsatt veldig dyrt - fordi det er komplekst - og fremfor alt bruker de sjeldne materialer som nikkel, mangan og kobolt. For ikke å snakke om at litiumgruvedrift er svært forurensende og de fleste forekomstene er kjent i Sør-Amerika og Australia, noe som også åpner for en «geopolitisk avhengighet» – noe forsker Jahn ikke beskriver.

Blir batteriet billigere, blir hele elbilen billigere. Derfor forskes det intensivt på alternativer. Det er for tiden to teknologier som muligens - fra visse perspektiver - kan konkurrere med litium-ion-batteriet: litium-jernfosfat-batteriet (LFP for korte) eller natrium-ion-batterier. Begge variantene har spesifikke fordeler og ulemper. Ford bruker allerede LFP-batteriet i enkelte modeller fordi det ifølge produsenten gir en prisfordel på rundt 15 prosent. Ytterligere fordeler: Høy syklusstabilitet, mindre følsom for temperatur, krever ikke sjeldne råvarer og er nesten 100 prosent resirkulerbar, kun elektrolytten må kastes. Dette betyr at LFP-batterier kan gjøre det rimeligere å starte en elbil. Ulempen: Energitettheten er lavere, så det trengs flere celler for samme rekkevidde som med et litium-ion-batteri. Dette ville øke vekten igjen - og også prisen. Men hvis denne teknologien brukes i kjøretøy som ikke trenger å oppnå maksimal rekkevidde, gir den en klar kostnads- og miljøfordel. Forsker Marcus Jahn anslår forskjellen i energitetthet til rundt 20 prosent. "Målet her bør ikke være å bytte ut litiumion-batteriet 1:1 med LFP-batteriet, men snarere kan teknologien være et kostnadseffektivt alternativ hvis den brukes riktig hvis det tiltenkte formålet er valgt deretter," sier forskeren.

Natrium-ion-batterier gjør for tiden et navn for seg selv i Kina og nyter økende popularitet. AIT-forsker Marcus Jahn kan også bekrefte cellenes meget positive egenskaper: "Natriumionbatteriet har blitt forsket intensivt på i rundt syv år. Teknologien var opprinnelig ment for stasjonær drift fordi den tillater attraktive kostnader per kilowattime. Andre fordeler: Natrium er lett tilgjengelig over hele verden, noe som reduserer kostnadene. I tillegg kan cellene produseres på nøyaktig samme måte som batterier, til og med kun på samme måte som i praktisk produksjon. litium erstattes av natrium." Men på den ene siden krever denne cellen også sjeldne råvarer bortsett fra litium og kan ikke integreres med litium i samme resirkuleringsprosess. Men stikkpunktet er annerledes: energitettheten er lavere, rundt en fjerdedel mangler i litiumcellen. Betyr: Prisfordelen kjøpes igjen på bekostning av rekkevidden. Men batteriforsker Marcus Jahn forsøker å forklare hvorfor denne teknologien fortsatt har potensial: "Vi må ikke glemme at etterspørselen etter elbiler vil øke betraktelig nå og i fremtiden. Så du trenger fort mange batterier, og det er ikke alle elbilbrukere som trenger en rekkevidde på 700 kilometer. Her kan natriumionbatteriet være et godt kompromiss mellom rekkevidde, tilgjengelighet og pris." På slutten av intervjuet vårt spurte vi forskeren om hvilken type batteri vi vil bruke på mellomlang sikt, de neste fem årene. Svaret: "Litium-ion-typen vil dominere inntil da." Men hva som kommer etterpå er fortsatt et åpent spørsmål basert på den nåværende forskningstilstanden.

Litiumion

+ høy energitetthet

+ solid syklusstabilitet

+ omfattende undersøkt

- dyrt

– ressurskrevende produksjon

– kompleks resirkulering

Litiumjernfosfat

+ billigere

+ meget høy syklusstabilitet

+ mindre følsom for temperatur

– lavere energitetthet

Natriumioner

+ Natrium er rikelig og lett å få tak i

+ derfor billigere

+ Kan produseres på litium-ion produksjonslinjer

– lavere energitetthet

– opp til litium, som på samme måte er ressurskrevende å produsere

– kompleks resirkulering