Må det ta nærmere en time å fullade elbilbatteriene – særlig om vinteren? Treg lading er en utfordring for mange. Kan bedre teknologi endre dette? Ja, sier Massachusetts Institute of Technology (MIT) – et av verdens fremste tekniske universitet.
Bildet øverst: Enten du har pigg eller piggfritt på elbilen er og blir batterilading om vinteren en slitsom utfordring. Ny teknikk og nye materialer kan bli redningen – en eller annen gang. Foto Nokian.
Av Stein Bekkevold
Den kinesiske batterigiganten CATL (Cont. Amperex Technology Co. Ltd), har vist et nytt hurtigladebatteri. De sier rekkevidden økes med 400 km på bare 10 minutter lading, noe som er raskere enn vanlig elbillading i dag. De nye cellene vil i så fall gi superrask opplading. Men bare hvis løsningen oppfyller løftene om batterikapasitet, levetid og kostnader.
Like brukbare
Elbiler tar en økende andel av det globale nybilsalget –15-16 prosent i 2023. Men mange eiere opplever fortsatt begrenset rekkevidde, og må jevnlig ladestoppe i 30-40 minutter, selv ved «hurtiglading». Nyheter i batterimaterialer- og oppbygning, om de matches med bedre lade-infrastruktur, kan kanskje endre alt slik at elbiler blir like brukbare i hverdagen som de fossildrevne.
Skikkelig merking av ladestasjoner er i gang, og blir stadig bedre. (Foto: iStock)
CATL først?
CATL leverer til produsenter som Tesla, Mercedes-Benz og VW. Og nyhetene står i kø: De har planer om å bygge kondensatorbatterier med høy energitetthet, og å masseprodusere nye elbilbatterier med natrium – ikke litium.
CATLs batterier vil være dobbelt så raske på lading som konkurrentenes; Teslas hurtiglading gir inntil 320 km rekkevidde på 15 minutter.
– Noen batterier kan allerede nå komme opp i de ladehastighetene som CATL snakker om, sier David Schroeder, teknisk sjef i Volta Energy Tech, de har fokus på batteri- og energilagringsteknikk.
– Men de batteriene sitter i produkter for stasjonær energilagring. CATL ville være de første til å sette slike hurtiglade batterier i elbiler.
Stort skreitt videre
Med litium-ion batterier er det en balanse mellom hvor mye energi de kan lagre, og hvor raskt de kan lades opp. Batteriene finnes i to grupper: energi- eller kraftceller. Energiceller pakker inn så mye energi som mulig, det øker rekkevidden mens de andre prioriterer opplading og utlading, smart der stasjonær energilagring brukes for å stabilisere nettet.
Strømceller kan alt i dag kan ha høy ladehastighet, men de er for store for biler, og vil nok heller ikke holde i tusenvis av mil. Batterier som kan lades raskt og er små, lette og holdbare vil være et stort skritt videre.
Ioner
Balansen mellom høy energikapasitet og hurtig opplading kommer av måten elektrisk ladde atomer – ioner – beveger seg på: Når batteriet lades, skyver en elektrisk (lade)strøm litium-ioner gjennom elektrolytten fra den ene polen til den andre. Ionene legger seg i ledige «rom» i grafitt-anoden (plusspolen).
Når strømmen skal ut igjen, flyr den fra denne polen til minuspolen og videre gjennom kablene ut til mottageren. For å øke kapasiteten kan anoden få et tykkere lag grafitt, så det blir mer plass. Men med tykkere anoder vil mer av lagringsplassen ligge dypt inne så ionene må reise lenger, dette kan igjen bremse dem.
Lading av elbilen er fortsatt en prosess som kan ta irriterende lang tid. (Foto: iStock)
Intens forskning
For å få fart på lading kan man endre lagrings-sjiktene slik at ioner likevel ikke trenger å reise så langt; lagdeling ordner dette. Men da trengs materialteknisk videreutvikling. I CATLs rapport nevnes flere endringer i anoden, der de gjør om grafittens overflate og skaper en fler-lagsdesign som forkorter ion-banen og øker ion-hastigheten.
Dette gjelder ikke bare anoden – også resten av batteriet ser ut til å få raskere opplading. CATL nevner at en ny (hemmelig) elektrolytt ordner dette. Elektrolyttens ledningsevne i kulde er en hovedutfordring, andre prøver å løse dette med faststoff-elektrolytt, eller en keramisk/metallisk, og her er forskningen intens.
Hvem vinner racet?
CATL sier at de nye batteriene kan gi rekkevidde på 700 kilometer – med ny, høy energitetthet. Men det er ikke klart hvor stor bilen og batteriet må være for å få den rekkevidden. Dessuten kan høyere ladehastighet bety kortere levetid og høyere pris.
Som svar på spørsmål fra MIT svarer CATL at «enten det er hurtiglading eller ikke, så er garantien på produktene den samme». Dagens garanti er på åtte år eller 800 000 km. Og de sier ikke hva batteriene vil koste.
Poeng: Ladeevnen vil ikke bare begrenses av batteriene, men også av ladernes infrastruktur– hvor mange de er – og hvor. Det er mulig at helt nye ladere må til for å få de høye ladehastighetene, og dette vil kreve utbygging og fornyelse. Spørsmålet er derfor om – og når – selskapet kan levere det de lover. Og om folkene med faststoff-elektrolytt vinner racet …
