Elbiler er langsomt ved at overtage bilmarkedet på verdensplan. Der var engang, hvor skepsisen florerede med hensyn til, hvornår elbiler faktisk ville tage fart, men nu sælger elbiler så godt, at producenterne ikke kan lave nok af dem. En stor kritik, der har plaget elbiler, drejer sig dog om batteriteknologi.
Den gode nyhed er, at ny batteriteknologi er på vej, og solid-state batterier er en del af denne nye bølge af batteriteknologi, der vil revolutionere markedet. Så hvad er et solid-state batteri, og hvordan vil det forbedre din EV?
Hvad er Solid State-batterier?
Solid state-batterier overstråler traditionelle lithium-ion-batterier i enhver teoretisk målestok, inklusive EV hellige gral: rækkevidde. Selvfølgelig er alt dette i teorien, fordi solid-state batterier endnu ikke er installeret i et produktionskøretøj fra nogen af store bilproducenter, der tilbyder elbiler.
Uanset hvad er hypen omkring solid-state-batterier ved at opbygge, fordi de ændringer, de lover, virkelig er revolutionerende. Solid-state batterier har en solid elektrolyt, hvorimod traditionelle lithium-ion batterier bruger en flydende elektrolyt til at hjælpe med bevægelsen af ioner mellem de positive og negative elektroder batteri.
Denne store forskel er katalysatoren for mange fordele, som solid state-batterier har i forhold til konventionelle batterier. Solid-state batterier lover også overlegen energitæthed sammenlignet med lithium-ion, som i lægmands vilkår betyder, at du kan få mere rækkevidde ud af et solid-state batteri af samme størrelse som et lithium-ion.
Den ekstra strømtæthed reducerer også vægten, fordi du kan pakke et mindre og lettere batteri ind i et køretøj, og det batteri vil give dig den samme ydeevne som en tungere lithium-ion batteri. En anden ting at overveje er emballagefordele. Solid-state batterier fylder mindre, hvilket giver producenterne mulighed for at pakke dem mere effektivt, især gavnligt for ydeevne elbiler, der ønsker at sænke køretøjets massecenter.
Hvordan fungerer solid-state batterier?
Nå, i forhold til at være et batteri, ligner de faktisk ret meget lithium-ion-batterier. De skabe elektricitet gennem bevægelser af ioner mellem katoden og anoden (eller elektroderne), hvilket skaber en elektrisk strøm, der kan omdirigeres til at drive et køretøjs elektriske motor. Hvis ioner strømmer fra den positive elektrode (katode) til den negative (anode), oplades batteriet. Hvis det modsatte er tilfældet, afgiver batteriet energi.
I traditionelle lithium-ion-batterier placerer anoden og katoden et mellemlag, der adskiller hinanden, hvilket forhindrer elektrolytterne fra de to elektroder i at blande sig. Men i solid state-batterier er separatoren ikke til stede, fordi elektrolytten faktisk er solid, hvilket lover lettere batterier og bedre emballage. Ioner bevæger sig stadig gennem den faste elektrolyt, men den større tæthed af den faste elektrolyt er det, der leverer større energitæthed.
En anden fordel ved den faste elektrolyt er færre sikkerhedsrisici, da der ikke er nogen væske at spilde ud, hvis ved et uheld punkteret i en ulykke, hvilket reducerer risikoen for potentielle brande fra en muligvis brændbar elektrolyt.
Solid state-batterier kan potentielt have en større energitæthed end almindelige lithium-ion-batterier, hvilket kan tilskrives flere årsager. Ifølge MIT Nyheder, en af hovedårsagerne til solid-state batteriers større energitæthed kommer fra det faktum, at disse batterier har en elektrode lavet af rent lithiummetal.
De potentielle gevinster i energitæthed, som solid state-batterier giver, kommer fra det faktum, at de muliggør brugen af rene lithiummetal som en af elektroderne, hvilket er meget lettere end de aktuelt brugte elektroder lavet af lithium-infunderet grafit.
Katoden og elektrolytten er begge solide i et solid-state batteri, hvilket er endnu et gennembrud som gør det muligt for disse batterier at love en så fantastisk ydeevne sammenlignet med konventionelle tilbud.
Er der nogen ulemper ved solid-state batterier?
Solid-state batterier lyder perfekt, men det er de selvfølgelig ikke. Der er nogle ting at overveje, når man diskuterer solid-state batterier, og det er klogt at vide, hvor teknologien står i øjeblikket.
Det er yderst vigtigt at adskille teknologiens potentiale fra hvor den faktisk er i sin nuværende tilstand. Forskning i solid state-batterier er i gang, og teknologien er åbenbart ikke så avanceret som lithium-ion-batterier, hvorfor de ikke er tilgængelige i din Tesla, Chevy Bolt eller andet.
Et af de største problemer, der skal overvindes, er bevægelsen af ioner gennem den faste separator. Ifølge Flash batteri, skal solid-state batteriets separator fungere ved en høj temperatur for at fungere effektivt.
Ioner er stof, atomer, og det giver derfor mening, at de bevæger sig lettere i en væske, mens et fast stof (en keramisk separator) skal have en speciel sammensætning for at kunne tillade ioner at bevæge sig frit.
Der er allerede højtydende separatorer i denne forstand, men kun ved høje temperaturer, fordi solide elektroder kun bliver gode ledere ved temperaturer over 50 grader. Denne grænse betyder, at solid-state teknologi stadig næsten ikke bruges i rigtige køretøjer, fordi vi ikke kan antage, at batteriet altid er varmt
Det er klart, at ingen teknologi er perfekt fra starten, og forskning er i gang inden for solid-state batterier. Der er andre ulemper, men der bliver brugt mange ressourcer på at finde løsninger på disse problemer.
Solid-state batteriteknologi får massiv støtte fra bilindustrien, og disse investeringer vil accelerere produktionsberedskabet af disse batterier. VW's EV lineup vil helt sikkert drage fordel af disse mulige gennembrud inden for batteriteknologi.
Forvent at se solid-state batterier snart
EV-producenter satser på solid-state batteriteknologi, og bilgiganter forpligter midler til forskning og udvikling af solid-state batteriteknologi vil kun hjælpe med at fremskynde den tid, det tager at få dem til marked.
Solid-state batterier tilbyder alt for mange fordele i forhold til traditionelle lithium-ion batterier til at ignorere. Forvent mange flere gennembrud inden for solid-state batteriteknologi i de kommende år og et massivt skub for at få disse batterier til kommerciel levedygtighed til brug i elbiler.
