Flexibelt solid-state-batteri ger 86% högre energitäthet för 1.300 mil på en laddning
Fasta batterier håller gradvis på att lämna forskningsfasen och nå prototyper och lågvolymproduktion produktionslinjer produktionslinjer.
Ett antal stora företag som t.ex CATL, Toyota, Samsung, BYDmercedes m.fl. har satt år 2027 som det avgörande ögonblick då de kommer att släppa sina första produktionselektriska fordon med riktiga solid state-batterier.
Detta innebär en fast elektrolyt, till skillnad från hybridlösningarna med halvfasta batterier i bilar som NIO ET7 där elektrolyten består av 95 % fast och 5 % flytande material. De solid-state-batterier som hittills presenterats har en energitäthet på cirka 400 Wh/kg, med teoretisk potential att nå 500 Wh/kg. Det är mer än dubbelt så hög densitet som de mest populära LFP-batterierna som finns i allt från elbilar på massmarknaden till det populära Anker Solix-kraftverket som för närvarande finns tillgängligt med mer än 50% rabatt i Amazon Prime Big Deal-listan.
Förutom att fördubbla räckvidden på en laddning i samma utrymme är solid state-batterier också säkrare i sig eftersom de har mindre reaktiva komponenter jämfört med dem med brandfarlig flytande elektrolyt. Ett riktigt solid state-batteri är dock ganska dyrt, eftersom elektrolyten måste smälta samman med elektroden under högt tryck och hög temperatur, vilket resulterar i svagare kontakt mellan lagren och minskar effektiviteten i litiumjontransporten.
Detta hindrar solid-state-batterier från att uppnå sin fulla potential, så metallforskare från Chinese Academy of Sciences har utvecklat en banbrytande elektrolytlösning för solid-state-batterier.
De tog bort det "solida" ur solid state-elektrolyten genom att basera den på en flexibel polymer som har etoxigrupper och aktiva korta svavelkedjor som är utformade för att öka jonledningsförmågan och smälta samman med katoden på molekylär nivå.
Den resulterande polymerelektrolyten i en kompositkatod ökade inte bara solid state-cellens energitäthet med hela 86% på grund av det minskade överföringsmotståndet, utan kan också böjas. Faktum är att det flexibla solid-state-batterisystemet klarar 20 000 böjningsrörelser, vilket gör att dess slagtålighet och säkerhetsprofil förbättras ytterligare jämfört med konventionella sulfid-solid-state-batterier som de som Samsung eller Toyota förbereder sig för att kommersialisera 2027.
En sådan ökning av energitätheten skulle i princip innebära att Mercedes EQB prototypen med ett äkta solid-state-batteri som för närvarande genomgår räckviddstester kan klara av att köra mer än 1 300 mil på en enda laddning. Dessutom skulle ett solid-state-batteri med en flexibel polymerelektrolyt öka livslängden och säkerheten för elfordon om det kan produceras i tillräcklig skala för att sänka tillverkningskostnaderna till en konkurrenskraftig nivå.
