2020 tog försäljningen av elbilar fart på riktigt. Det är goda nyheter för klimatet, men tekniken är långt ifrån perfekt. De klimatvänliga fordonen är fortfarande begränsade av exempelvis räckvidd och pris.
Men lyckligtvis utvecklas tekniken snabbt. Nu har forskare från Chalmers tekniska högskola i Göteborg byggt ett batteri med stort potential för elbilarnas utveckling.
Forskare har tillverkat ett så kallat viktlöst batteri, ett batteri utan massa, vilket är många gånger bättre än tidigare versioner. Batteriet når fortfarande bara upp till en femtedel av kapaciteten hos ett vanligt batteri, men forskarna bakom det kallar det ett genombrott.
Viktlösa batterier gör elbilar lättare
Batteriet – som tekniskt sett kallas för ett strukturellt batteri – fungerar som byggnadsmaterial och ett batteri samtidigt.
Copyright: Chalmers tekniska högskola
Det innebär att ett strukturellt batteri exempelvis både kan användas som byggmaterial för karossen i en elbil och ersätta det tunga batteripaketet.
På så sätt bidrar inte batteriet till bilens vikt och därför kallas de ofta för "viktlösa batterier".
Om de inbyggda batterierna sprids kan det leda till en revolution för elbilar. I dag är elbilar utrustade med tunga litiumjonbatterier som vanligtvis utgör upp emot en tredjedel av bilens totala vikt. Ju lättare bilen desto mindre energi krävs för att driva den.
Förra året avslöjade Elon Musk att även Tesla arbetar för att spara vikt genom att bygga in batteriet på ett bättre sätt i bilens kaross, men de svenska forskarnas experiment går ett steg längre.
Mindre energi men starkt som aluminium
Ett strukturellt batteri har samma grundläggande komponenter som ett vanligt batteri: Två elektroder och ett mellanliggande elektrolytiskt skikt som transporterar joner fram och tillbaka när batteriet laddas upp och laddas ur.
De svenska forskarnas rekordbatteri har en negativ elektrod gjord av kolfiber och en positiv elektrod bestående av aluminiumfolie belagt med litiumjärnfosfat. Mellan de två elektroderna ligger ett tunt lager av glasfiber, som har doppats i en elektrolytisk vätska. Slutligen lamineras hela förpackningen till ett styvt och flexibelt material.
På detta sätt har forskarna lyckats bygga ett batteri med en energitäthet på 24 wattimmar per kilo – eller 20 procent av kapaciteten hos de klassiska litiumjonbatterierna.
Men eftersom bilens vikt minskas avsevärt med ett strukturellt batteri behöver batteriet dock inte samma energitäthet för att ge bilen samma prestanda. Trots det är forskare på god väg att öka energitätheten.
Genom att ersätta aluminiumfolieelektroden med kolfiber och göra det mellanliggande glasfiberskiktet ännu tunnare tror forskarna att de kan förbättra designen radikalt.
Deras förhoppning är att de inom två år kan bygga ett batteri med en tredubbelt så hög energitäthet – och med samma styrka som aluminium.