Hold fast, for nu bliver det lidt nørdet. Kinesiske forskere har gjort hele tre ganske imponerende opdagelser i jagten på solid state batterier, som langt de fleste i elbilbranchen ser som fremtiden for elbiler – men det har været en blandet pose bolsjer indtil videre, og det der virker i et laboratorie virker ikke nødvendigvis i virkeligheden. Derfor er det ekstremt vigtigt, at kineserne nu hævder at have fundet i hvert fald nogle af løsningerne på, hvordan solid state batterier kan komme fra laboratoriet ud på vejen.
Solid state batterier adskiller sig fra traditionelle litium-ion batterier ved at erstatte den flydende elektrolyt med et fast materiale. Det kan i teorien gøre batterierne både mere sikre, hurtigere at oplade og i stand til at rumme mere energi på mindre plads. Men i praksis har de vist sig svære at producere, blandt andet fordi de faste elektrolytter ofte er vanskelige at binde til elektroderne.
Tre teknologiske gennembrud
Ifølge statsmediet CCTV har kinesiske forskere nu gjort tre gennembrud, der samlet kan løse disse problemer. Det første kaldes “speciallim” og består af jod-ioner, som fungerer som en slags “trafikbetjent” i batteriet. Under drift bevæger jod-ionerne sig mod overfladen mellem elektrolytten og elektroden, hvor de tiltrækker litium-ioner og lukker mikroskopiske huller, der ellers kan svække forbindelsen.
Det andet gennembrud kaldes “fleksibel transformation” og er udviklet af Institut for Metal Forskning under det Kinesiske Videnskabsakademi. Forskerne har her konstrueret et polymerbaseret skelet, der giver elektrolytten en vis elasticitet. Materialet kan ifølge rapporten bøjes op til 20.000 gange uden at knække og indeholder kemiske komponenter, der både fremskynder bevægelsen af litium-ioner og øger batteriets kapacitet med op til 86 procent.
Det tredje gennembrud, “fluoro-forstærkning” i mangel af et bedre dansk ord, stammer fra Tsinghua Universitet. Her har man skabt et beskyttende lag på elektrolyt-overfladen ved hjælp af fluorerede polyether-materialer. Dette lag beskytter batteriet mod mekaniske påvirkninger og høje temperaturer, og ifølge CCTV har det bestået tests med nålepenetration og temperaturer på over 120 grader celsius.
Over 1.000 kilometer rækkevidde
De tre teknologier tilsammen kan, ifølge de kinesiske forskere, gøre det muligt at fremstille et 100 kilo tungt batteri, der giver en rækkevidde på over 1.000 kilometer. Det svarer til en fordobling i forhold til mange af dagens elbiler og bringer teknologien et stort skridt tættere på kommerciel anvendelse.
Kina står i forvejen stærkt i batteriproduktionen med giganter som CATL og BYD, der tilsammen leverer over halvdelen af verdens elbilbatterier. Med disse nye opdagelser kan Kina cementere sin førerposition i kapløbet om fremtidens batteriteknologi, som mange mener bliver afgørende for, hvem der dominerer elbilmarkedet i de kommende årtier.
Konkurrencen strammer til
Mens kinesiske forskere rykker tættere på et gennembrud, arbejder flere vestlige bilproducenter også intenst på solid state batterier. Toyota har tidligere meldt ud, at de første biler med den nye teknologi kan være klar i 2027 eller 2028. Det japanske mærke samarbejder med Sumitomo Metal Mining om udviklingen af nye katodematerialer, som skal gøre produktionen skalerbar.
Også tyske Mercedes-Benz har præsenteret fremskridt. Selskabet annoncerede for nylig, at en specialudgave af deres EQS-model, udstyret med solid state batterier, havde klaret 1.205 kilometer på en enkelt opladning i en test. Samtidig arbejder europæiske producenter som BMW, Volkswagen og startups som QuantumScape på at finde deres egen vej til teknologien.
Fra laboratoriet til vejen
Selvom resultaterne er lovende, står udfordringerne stadig i kø. En af de største barrierer er fortsat at opskalere produktionen fra laboratorieniveau til industrielt niveau. De komplekse materialer og krav til præcision gør, at selv små fejl i fremstillingen kan føre til kortere levetid eller ustabilitet i batterierne.
Men med de kinesiske gennembrud kan nogle af disse problemer være tæt på at blive løst. De nye fleksible elektrolytter og bedre grænseflader mellem komponenterne kan potentielt mindske slid, reducere risikoen for brand og forlænge batteriets levetid betydeligt. Hvis det lykkes, kan solid state batterier blive en central teknologi i næste generation af elbiler – ikke kun i Kina, men globalt.
Globalt kapløb om fremtidens batteri
Over de næste år kan vi se solid state batterier revolutionere hele bilindustrien på samme måde, som litium-ion batterier gjorde for 15 år siden. Ud over længere rækkevidde og hurtigere opladning vil de kunne reducere vægten og forbedre sikkerheden. Det vil give bilproducenterne mulighed for at bygge lettere og mere energieffektive modeller.
Både japanske, koreanske og europæiske virksomheder er som beskrevet også langt i udviklingen, så kineserne står ikke alene, men de kommende år bliver afgørende for, hvem der først kan bringe teknologien på markedet i stor skala. Ifølge branchekilder planlægger både CATL og BYD at introducere deres første solid state batterier omkring 2027, med fuld masseproduktion omkring 2030.
For elbilkøbere i Danmark og resten af Europa kan det i sidste ende betyde biler, der kan køre fra København til Rom på én opladning, oplades på få minutter og holder længere end nogen batteripakke på markedet i dag. Den slags gennembrud, der en gang for alle lægger benzinmotoren i graven.