Mötesplatsen för dig inom energibranschen, jul, 19 2018
Senaste Nytt

Japan finansierar forskning av "solid state" batterier

Litiumjon batterier - i första bilden- består av två folier, oftast en kopparfolie belagd med grafit och kisel. Foto: Tesla Club Sweden
Litiumjon batterier - i första bilden- består av två folier, oftast en kopparfolie belagd med grafit och kisel. Foto: Tesla Club Sweden
Solid-state batterier, som den i bilden, har bytt ut den flytande litiumsaltlösningen i elektrolyten mot litiumsulfat eller andra fasta material. Foto: Tesla Club Sweden
Solid-state batterier, som den i bilden, har bytt ut den flytande litiumsaltlösningen i elektrolyten mot litiumsulfat eller andra fasta material. Foto: Tesla Club Sweden
Publicerad av
Markku Björkman - 19 maj 2018

Japans regering har avsikt att investera miljontals dollar i solid state-forskning för att stärka nationell batteriteknikutveckling gentemot globala konkurrenter.

Japans ekonomi-, handels- och industriministerium kommer att ge 1,6 miljarder japanska Yen ($ 14 miljoner) i ekonomiskt stöd för att skapa ett solid-state batteriprogram, enligt Nikkei Asian Review.

Dessa så kallade solid-state batterier betraktas av många experter som framtidens batterilösning för elbilar. Men vad är det för slags batterier egentligen?

Dagens litiumjon batterier består av två folier, oftast en kopparfolie belagd med grafit och kisel (anoden), och en aluminiumfolie belagd med litium-nickel-mangan-cobolt-oxid (katoden). Emellan dem finns det en isolerande tunn pappersblad indränkt i en flytande elektrolyt oftast bestående av en litiumsaltlösning, beskriver Tesla Club Sweden.

När man laddar batteriet lösgörs positivt laddade litiumjoner från katoden (litium-nickel-mangan-cobolt-oxiden) och via elektrolyten vandrar de över till anoden. Vid urladdning vandrar de sedan tillbaka till katoden igen. I och med att det är litiumjonernas vandring mellan polerna som gör att batteriet kan laddas och urladdas heter batteritypen litiumjonbatterier, trots att själva litiumet utgör endast 2% av batteriernas innehåll.

Solid-state batterier har, har enligt Tesla Club Sweden, bytt ut den flytande litiumsaltlösningen i elektrolyten mot litiumsulfat eller andra fasta material. Fördelen med att använda fasta elektrolyter är att de tål långt högre temperaturer än flytande. Uppemot 60-120 grader är inga problem, medan flytande elektrolyt skulle koka bort och så småningom även börja brinna i sådana temperaturer.

Därmed kan man framställa batterier med högre energitäthet, som kan laddas snabbare och leverera mer effekt, i och med att man behöver inte bekymra sig om att batterierna överhettas lika mycket längre. Därmed blir batterierna även säkrare, risken för batteribrand minskar avsevärt. Låga temperaturer innebär däremot ofta ett problem, litiumjonbatterier med flytande elektrolyt tål låga temperaturer bättre.

Största problemet med solid-state batterier är dock att få ordentlig kontakt mellan elektrolyten och anoden och katoden. När elektrolyten är flytande flyter vätskan inte bara fram till anod- och katodmaterialen utan till och med tränger in i dem, som bilden ovan visar.

Då är det lätt för litiumjonerna att komma i kontakt med elektrolyten och vandra mellan polerna. Med en fast elektrolyt är det mycket svårare att få ett tillräckligt tätt kontakt mot anoden och katoden så joner ska kunna vandra mellan dem. Inte ens mikrometerstora springor får finnas emellan materialen, joner kan inte hoppa över i luften. Materialen måste vara i kontakt med varandra till och med på mikroskopisk nivå.

Och ju större kontaktyta desto bättre. Att få solida elektrolyten att tränga in i anoden och katoden som på bilden ovan är lätt att rita men mycket svårt att få till i verkligheten, speciellt i industriell stor skala. Batterier som framställts i laboratorier kan inte lätt skalas upp till massproduktion. Vissa menar till och med att högre produktionsvolymer inte resulterar i minskade kostnader för solid-state batterier, man får ingen economies-of-scale.

Som en lösning på problemet satsas det mycket på forskning på polymer-batterier (LiPo), där elektrolyten består av polymerer, plast. Polymerer är väldigt långa molekylkedjor av till exempel polyetylen-oxid som lättare kan tränga in i anod- och katodmaterialen och skapa bra kontakt med dem. I många batterier är polymererna geleaktiga, men det förekommer även batterier där de är i fast form.

 

 

Annons

Annons

Annons

CaCharge laddar bilen där den står parkerad – hemma och på jobbet. Genom att med hjälp av en AI-baserad lösning effektivt fördela ström mellan bilar, kan CaCharge ladda 50 bilar med en elkapacitet som hade räckt till en enda snabbladdare. På så sätt kan fastighetsägare enkelt satsa på kostnadseffektiva laddplatser. Foto: Creative Commons, kredit: GoranH
CaCharge laddar bilen där den står parkerad – hemma och på jobbet. Genom att med hjälp av en AI-baserad lösning effektivt fördela ström mellan bilar, kan CaCharge ladda 50 bilar med en elkapacitet som hade räckt till en enda snabbladdare. På så sätt kan fastighetsägare enkelt satsa på kostnadseffektiva laddplatser. Foto: Creative Commons, kredit: GoranH

CaCharge arbetar för en massmarknad för elbilar

"Laddplatser för fastigheter"

E-mobility bolaget CaCharge tar in 22 MSEK i finansiering från flertal investerare för att satsa på...