Genombrott inom elbilsbatterier: 500 mils räckvidd med 12 minuters laddningstid

Forskare vid Korea Advanced Institute of Science & Technology (KAIST) har utvecklat en ny flytande elektrolyt som förhindrar dendrittillväxt i litiummetallbatterier, som skiljer sig från konventionella litiumjonmodeller genom att de använder rent litium istället för grafit. Denna skillnad ger dem en högre energitäthet, vilket innebär en längre räckvidd vid samma vikt. Hittills har dessa batterier dock hämmats av bildandet av dendriter, kristallina strukturer som bildas under laddning och kan orsaka kortslutningar. Den nya flytande elektrolyten löser detta problem genom att främja en jämn deponering av litiumjoner på anodytan. Detta förhindrar att det bildas svaga punkter där det annars skulle bildas dendriter.

Rekordhög laddningstid och räckvidd

I laboratorietester kunde KAIST-forskarna ladda ett batteri från 5 till 70% på bara 12 minuter. Det motsvarar en räckvidd på cirka 800 kilometer (strax under 500 miles). Prestandan förblev stabil under mer än 350 laddningscykler. I en mer kraftfull version uppnåddes en 80%-ig laddning på 17 minuter. Professor Hee Tak Kim framhåller följande i publikationen: "Detta banar väg för ett brett införande av elfordon."

Jämförelse med dagens elbilar

Nuvarande produktionsmodeller som Tesla Model 3 och Hyundai Ioniq 6 stöder snabbladdningskapaciteter på mellan 200 och 250 kW vid moderna HPC-stationer (högeffektsladdare). I praktiken uppnår de laddtider på cirka 20 till 30 minuter för en laddning från 10 till 80%. Räckvidder på mellan 400 och 600 kilometer är för närvarande normen, beroende på batterivarianter och körförhållanden.

800 kilometer (500 miles) på 12 minuter

De värden som uppnåtts i laboratoriet för litium-metallbatterier överstiger dessa siffror avsevärt: En räckvidd på 800 kilometer med en laddningstid på 12 minuter skulle motsvara en effektiv laddningseffekt på mer än 400 kW. Därmed skulle elbilar för första gången komma i närheten av tankningstiden för bensin- eller dieselfordon.

Fördelar för elektrisk mobilitet

Den höga energitätheten hos litiummetallbatterier kan göra det möjligt att minska vikten på fordonsbatterier eller uppnå en längre räckvidd med samma vikt. För slutanvändarna innebär detta både kortare laddningstider och räckvidder som är jämförbara med konventionella fordon, vilket innebär att ett viktigt hinder för elbilarnas användbarhet i vardagen undanröjs.

Hinder på vägen mot serieproduktion

Trots de imponerande laboratorieresultaten återstår utmaningar. Säkerheten hos litiummetallanoderna måste garanteras under verkliga förhållanden, och den industriella produktionen av specialelektrolyter kan bli kostsam. Det återstår också att se hur batterierna kommer att prestera i långtidstester med högre cykelantal. Först när dessa frågor har besvarats kommer biltillverkarna att kunna använda tekniken i stor skala.

Utsikter

Resultaten, som presenteras i Nature Energyär ett viktigt steg mot mer kraftfulla elbilar. Om tekniken kan överföras till serieproduktion på ett säkert och ekonomiskt sätt kan detta i grunden förändra den elektriska mobiliteten under de kommande åren.