Idag är det svårt att komma långt nog med en elbil. En av anledningar anses vara batterierna, som kräver så mycket utrymme. Tyska Fraunhoferinstitutets forskare har därför börjat med att ”stapla” stora celler ovanpå varandra.
Tillvägagångssättet fungerar redan på laboratoriumstadiet. Industrijättar, ThyssenKrupp System Engineering och IAV Automotive Engineering har meddelat att de är intresserade av att delta i projektet.
Forskarna anser att det ger fordonen mer kraft. Förberedande tester i laboratoriet har varit positiva. På medellång sikt strävar projektets deltagare efter att öka elbilens räckvidd till 1000 kilometer.
Elbilarna är, beroende på modell, utrustade med hundratusentals separata battericeller. Var och en omges av en låda eller behållare, som är ansluten till bilen via terminaler och kablar och övervakas av sensorer.
Lådan, kablarna och kontakterna tar upp mer än 50 procent av bilen inre utrymme. Därför kan cellerna inte packas ihop tillräckligt tätt. Den komplexa konstruktionen stjäl utrymme. Ett ytterligare problem är att resistent elektriskt ledningsmotstånd, som sänker prestandan, alstras vid anslutningar till småskaliga celler.
Under varumärket EMBATT har Fraunhofer Institute for Ceramic Technologies och Systems IKTS i Dresden och dess partners därmed använt sig av den så kallade bipolära principen, som är känd från bränsleceller till litiumbatterier.
Detta tillvägagångssätt innebär att man avstår ifrån att placera battericellerna i små separata sektioner, där de står sida vid sida. I stället staplas de direkt över varandra inom ett större område. Hela behållarens struktur och kontakterna elimineras därigenom.
I och med det skapas det plats för fler batterier i bilen. Genom cellernas direkta anslutning i stapeln strömmar elen över batteriets hela yta. Det elektriska motståndet reduceras därigenom avsevärt. Batterierna är därmed konstruerade för att frigöra och absorbera energi betydligt snabbare.
- Med hjälp av vårt nya förpackningskoncept hoppas vi kunna öka elbilarnas räckvidd på medellång sikt upp till 1000 kilometer på en laddning, berättar Dr. Mareike Wolter, projektledare på Fraunhofer IKTS.
Tillvägagångssättet fungerar redan på laboratoriumstadiet. Industrijättar, ThyssenKrupp System Engineering och IAV Automotive Engineering har meddelat att de är intresserade av att delta i projektet.
Den viktigaste komponenten i batteriet är den bipolära elektroden. Det är en elektrod i en cell som inte är mekaniskt ansluten till elnätet, men som har placerats i elektrolyten, mellan anoden och katoden, så att delen närmare anoden blir katodisk och del närmare katoden blir adonisk. Det är batteriets hjärta där energin lagras.
- Vi använder vår expertis inom keramikteknologi för att designa elektroderna på ett sådant sätt så att de behöver så lite utrymme som möjligt, vilket också sparar energi, är lätta att tillverka och håller längre, säger Wolter.
Forskarna, som använder keramiskt material i pulverform, blandar det med polymerer och elektriskt ledande material för att kunna bilda en suspension.
- Metoden måste vara speciellt utvecklad och anpassad för bandets fram- och baksida. En av våra kärnkompetenser är anpassning av keramiskt material från laboratoriet till en pilotskala och att reproducera materialet på ett tillförlitligt sätt, säger Wolter, när hon beskriver Dresden-forskarnas expertis.
Nästa steg är utvecklingen av större battericeller och deras inmontering i elbilar. Parterna hoppas kunna starta inledande prov med elfordon senast år 2020.
