Fordele og ulemper ved batteriteknologier: NMC, LFP, solid state m.fl.
Hvad er elbilbatterier, og hvilke typer af elbilbatterier findes dig? Vi guider dig her til alt, du bør vide om elbilteknologien. Vi gennemgår både de mest udbredte batterityper som NMC- og LFP-batterier, men også de mere ukendte og lovende batteriteknologier som Litium-mangan-jern-fosfat (LMFP) og Litium-svovl (Li-S). Og ja, vi kommer naturligvis også omkring solid state-batterier.
Se også: Sammenlign elbiler på pris og kvalitet
Hvordan fungerer et elbilbatteri?
Før vi dykker ned i de forskellige elbilbatterier og fordele og ulemper ved de forskellige typer af batterier til elbiler, kigger vi først nærmere på, hvad et elbilbatteri overhovedet er.
Et elbilbatteri fungerer som hjertet i en elbil og leverer strøm til at drive bilens elmotor. De fleste elbiler bruger litium-ion-batterier på grund af deres høje energitæthed, hurtige opladning og lange levetid, men der anvendes mange forskellige kemiske sammensætninger af elbilbatterier med forskellige egenskaber.
Uanset kemisk sammensætning består et elbilbatteri i grove træk af følgende komponenter:
- Et låg til kabinettet, som beskytter batteriets indre mod støv, fugt og skader
- Et højspændingsledningsnet, som forbinder batteriets celler og moduler med bilens elektriske system
- Cellerne er batteriets mindste enheder, hvor den kemiske energi opbevares og frigives som elektrisk strøm. Flere celler sammen udgør et cellemodul, som sikrer stabil opladning og afladning af energi
- Kabinettet fungerer som et solidt hylster, der beskytter de følsomme celler mod stød og ydre påvirkninger, mens bunden i batteriet forstærker batteripakken og beskytter battericellerne mod skader fra vejbanen
- Elektronikken (eller batteristyringssystem/BMS) styrer batteriets funktion, herunder opladning, temperaturregulering og strømforsyning, mens højspændingsstikforbindelserne sikrer korrekt tilslutning til bilens elektriske system
I litium-ion-batterier bevæger ioner sig mellem en anode og en katode gennem en elektrolyt under opladning og afladning. De materialer, som anvendes til batterierne, varierer dog meget.
Se også: Test og anmeldelser af elbilers rækkevidde og opladning
Hvilke typer af elbilbatterier findes der?
| Vi guider dig nedenfor til følgende batterityper til elbiler: |
Se også: Se hvilke elbiler der er Bedst i Test
Litium-nikkel-mangan-batteri (NMC)
Litium-nikkel-mangan-batterier er bedre kendt som NMC-batterier og er den mest anvendte type af litium-batterier i elbiler.
I NMC-batterier består katoden af metaloxiderne litium, nikkel, mangan og kobolt. Sammensætningen af og forholdet mellem de forskellige metaller kan variere fra batteri til batteri. NMC-batterier anvender typisk en anode af grafit.
Litium-nikkel-mangan-batterier har en høj energitæthed på op til 250 kWh/kg og har en lang levetid på 2.000-2.500 cyklysser.
Gennem årene er NMC-batteriteknologien blevet væsentligt forbedret. NMC-batterier er dog stadig dyre, miljøskadelige og bør helst holdes mellem 20-80 procent strøm for at undgå, at kapaciteten nedbrydes for hurtigt.
På trods af dette er NMC-batterier holdbare og holder ofte længere end selve bilen, idet de kun mister 10-15 procent af deres kapacitet i løbet af 10 år.
De hurtigste NMC-batterier på markedet kan i dag oplade fra 10 til 80 procent på 18 minutter. Virksomheden Svolt har dog udviklet et NMC-batteri, som kan lade fra 10-80 procent på 8,5 minut, og som har en høj energitæthed på 240 Wh/kg. Levetiden skulle være på 15 år eller 600.000 km svarende til 5.000 opladninger.
NMC-batterier bliver mindre brugt, som årene går, og mister hovedsageligt markedsandele til LFP-batterier.
Fordele
- Relativt høj energitæthed
- Længere rækkevidde med et lettere batteri
- Højere ladehastigheder
- Lang levetid
Ulemper
- Dyr at fremstille
- Kræver metaller, der er svære at skaffe
Se også: Kommende elbiler i 2025, 2026 og 2027
Litium-jern-fosfat-batteri (LFP)
Litium-jern-fosfat-batterier – bedre kendt som LFP-batterier – bliver stadigt mere populære blandt elbilproducenter som Tesla, BYD, MG og Geely. LFP-batterier adskiller sig fra traditionelle litium-ion-batterier ved at bruge LiFePO4 som katodemateriale.
Blandt fordelene ved LFP-batterier er lavere produktionsomkostninger, da de ikke indeholder sjældne jordarter, hvilket er med til at sænke elbilers pris. De er også blandt de sikreste batterityper med lav risiko for at overophede og bryde i brand.
Derudover har LFP-batterier en længere levetid takket være en langsommere nedbrydningshastighed og kan holde til flere ladecyklusser. De er desuden mere bæredygtige end konventionelle batterier, da de ikke indeholder skadelige tungmetaller som kobolt og nikkel.
Blandt ulemperne er, at LFP-batterier påvirkes mere af ekstreme temperaturer, som kan reducere både rækkevidden og ladehastigheden i koldt eller varmt vejr. LFP-batterier har også en lavere energitæthed, hvilket kræver større batterier for at opnå samme rækkevidde som traditionelle batterier. Endelig er lynopladning ofte langsommere, selvom nyere generationer af LFP-batterier viser store forbedringer på dette område.
Fordele:
- Billigere at producere
- Høj sikkerhed
- Lang levetid
- Mere bæredygtige
Ulemper:
- Temperaturfølsomme
- Lavere energitæthed
Faststofbatteri (solid state-batteri)
Solid state-batterier er en ny batteriteknologi til elbiler, hvor en fast elektrolyt erstatter den flydende elektrolyt i traditionelle litium-ion-batterier. Dette giver højere energitæthed, hvilket betyder længere rækkevidde, hurtigere opladning og øget sikkerhed, da risikoen for brand mindskes. Batterierne er også mere kompakte og lettere, hvilket giver bilproducenter større designfrihed.
Udfordringerne ved faststofbatterier ligger i de høje produktionsomkostninger, komplekse fremstillingsprocesser og begrænset ydeevne ved lave temperaturer.
Alligevel investerer bilproducenter massivt i teknologien. Samsung, Honda, Nissan, BYD, BMW, Toyota og CATL er blandt de aktører, der planlægger at lancere solid state-batterier inden 2030. Nogle bilproducenter lover op til 1.200 km rækkevidde og ladetider på kun 10 minutter med solid state-batterier.
Solid state-batterier er fortsat under udvikling, men de første elbiler med faststofbatterier kommer ganske snart. Der går dog stadig lidt tid, inden vi ser masseproduktion og konkurrencedygtige priser på faststofbatterier.
Fordele:
- Høj energitæthed giver længere rækkevidde
- Øget sikkerhed
- Længere levetid
- Hurtigere opladning
Ulemper:
- Høje produktionsomkostninger
- Endnu under udvikling og utilgængelig teknologi
Litium-nikkel-kobolt-aluminium-batteri (NCA)
NCA-batterier er en type litium-ion-batteri, der indeholder nikkel, kobolt og aluminium som katodemateriale. Denne sammensætning giver batterierne en høj energitæthed, hvilket betyder, at elbiler kan køre længere på en opladning uden at skulle øge batteriets vægt eller størrelse.
Ud over den lange rækkevidde har NCA-batterier en lang levetid og kan modstå mange ladecyklusser uden væsentligt kapacitetstab. De tilbyder også høj ydeevne og hurtig opladning, hvilket gør dem ideelle til elbiler med høje krav til acceleration og ydeevne.
NCA-batterier har også ulemper. De er dyre at producere på grund af brugen af nikkel og kobolt, som både er kostbare og miljømæssigt belastende at udvinde. Derudover kan den høje energitæthed øge risikoen for overophedning og brand, hvis batteriet beskadiges eller ikke håndteres korrekt.
På trods af udfordringerne forbliver NCA-batterier et populært valg til elbiler, hvor rækkevidde og ydeevne er i højsædet. NCA-batterier bliver dog mindre brugt, som årene går.
Fordele:
- Høj energitæthed
- Lang levetid
- Hurtig opladning
Ulemper:
- Høje omkostninger
- Større risiko for overophedning og brand
- Høj miljøbelastning
Litium-mangan-jern-fosfat-batteri (LMFP)
Litium-mangan-jern-fosfat-batterier (LMFP) er en videreudvikling af de populære LFP-batterier, hvor mangan tilføjes til katoden for at forbedre batteriets ydeevne. Denne teknologi kombinerer flere af de bedste egenskaber fra eksisterende batterityper og er derfor en attraktiv løsning til fremtidens elbiler.
En af de største fordele ved LMFP-batterier er deres højere energitæthed sammenlignet med traditionelle LFP-batterier, hvilket giver længere rækkevidde. Samtidig er de billigere at producere end NMC- og NCA-batterier, da de ikke indeholder dyre og miljøbelastende metaller som nikkel og kobolt.
LMFP-batterierne tilbyder også høj sikkerhed, da de er stabile og har en lav risiko for overophedning og brand. Derudover har LMFP-batterier en lang levetid og kan modstå mange ladecyklusser uden væsentligt kapacitetstab.
Dog har LMFP-batterier stadig en lavere energitæthed end de mest avancerede NMC- og NCA-batterier, og deres komplekse produktion kan i starten øge omkostningerne.
På trods af udfordringerne fremstår LMFP-batterier som en lovende teknologi, der balancerer sikkerhed, holdbarhed og effektivitet til en konkurrencedygtig pris, hvilket gør dem ideelle til fremtidens elbiler.
Fordele:
- Højere energitæthed end LFP-batterier
- Billigere end NMC/NCA-batterier
- Høj sikkerhed
- Lang levetid
Ulemper:
- Lavere energitæthed end NMC/NCA-batterier
- Mere kompleks produktion end LFP
Litium-nikkel-mangan-kobolt-aluminium-batteri (NMCA)
NMCA-batterier er en avanceret type litium-ion-batteri, der kombinerer nikkel, mangan, kobolt og aluminium i katoden. Denne teknologi bygger videre på de populære NMC- og NCA-batterier og integrerer deres bedste egenskaber.
En af de største fordele ved NMCA-batterier er deres høje energitæthed, som giver længere rækkevidde uden at øge batteriets vægt markant. De har også en lang levetid og kan modstå mange ladecyklusser med minimalt kapacitetstab. Derudover understøtter NMCA-batterier hurtig opladning, hvilket gør dem praktiske i hverdagen. Aluminium forbedrer desuden strukturen, hvilket reducerer risikoen for overophedning og brand.
På grund af brugen af nikkel og kobolt er NMCA-batterier dyre at fremstille, og udvindingen af metallerne er forbundet med miljømæssige og etiske udfordringer. Desuden er fremstillingsprocessen mere kompleks end ved mange andre batterityper.
Fordele:
- Høj energitæthed
- Lang levetid
- Hurtig opladning
- Øget stabilitet
Ulemper:
- Høje produktionsomkostninger
- Høj miljøbelastning
- Kompleks produktion
Litium-svovl-batterier (Li-S)
Litium-svovl-batterier (Li-S) er en lovende ny batteriteknologi, der kan revolutionere elbiler med deres høje energitæthed og potentielt lave produktionsomkostninger.
I modsætning til traditionelle litium-ion-batterier, der bruger metaloxider som katodemateriale, anvender Li-S-batterier svovl.
En af de største fordele ved litium-svovl-batterier er den høje energitæthed, der kan være op til fem gange højere end konventionelle litium-ion-batterier. Dette kan give elbiler en markant længere rækkevidde. Samtidig er svovl et billigt og let tilgængeligt materiale, hvilket kan reducere produktionsomkostningerne og dermed gøre elbiler billigere.
Trods de mange fordele mister litium-svovl-batterier hurtigere kapaciteten over mange ladescyklusser, hvilket forkorter deres levetid. Derudover kan dannelsen af polysulfider under opladning og afladning føre til energitab og ustabilitet, hvilket gør teknologien vanskelig at kommercialisere.
På trods af disse udfordringer forskes der intensivt i at forbedre litium-svovl-batteriers holdbarhed og stabilitet.
Fordele:
- Høj energitæthed på op til 450 Wh/kg eller 550 Wh/L
- Lave produktionsomkostninger
Ulemper:
- Kortere levetid
- Ustabile på grund af dannelsen af polysulfider
Litium-salt-batteri (SIB)
Litium-salt-batterier (også kendt som sodium-ion-batterier eller SIB) er en ny og spændende batteriteknologi, der bruger litiumsalte som elektrolyt i stedet for de flydende eller faste materialer, vi kender fra litium-ion- og solid state-batterier. Denne teknologi har flere fordele, der gør den interessant for fremtidens elbiler.
En af de største fordele er den øgede sikkerhed. Litiumsalte er mindre brandfarlige og reducerer risikoen for overophedning og brand, som kan være en udfordring med traditionelle batterier. Derudover har litium-salt-batterier en længere levetid, da de nedbrydes langsommere og dermed kan holde til flere ladecyklusser. De fungerer også stabilt under ekstreme temperaturer, hvilket sikrer pålidelig ydeevne i både koldt og varmt klima.
Teknologien har dog også udfordringer. Litium-salt-batterier har en lavere energitæthed end litium-ion- og solid state-batterier, hvilket kan begrænse rækkevidden i elbiler med denne batteriteknologi. Desuden er produktionen kompleks og dyr, hvilket hæmmer muligheden for at opnå masseproduktion.
Litium-salt-batterier er stadig under udvikling og repræsenterer en lovende vej mod mere sikre, holdbare og temperaturbestandige batterier til fremtidens elbiler.
Fordele:
- Høj sikkerhed
- Lang levetid
- God ydeevne i ekstreme temperaturer
Ulemper:
- Lavere energitæthed
- Kompleks og dyr produktion
Litium-mangan-oxid-batteri (LMO)
LMO-batterier er en type litium-ion-batteri, hvor katoden består af manganoxid. Denne teknologi er særligt kendt for sin stabilitet og sikkerhed, hvilket gør den til et populært valg i både elbiler, hybridbiler og bærbar elektronik.
En væsentlig fordel ved LMO-batterier er deres hurtige opladning og lavere produktionsomkostninger, da mangan er et billigt og let tilgængeligt materiale sammenlignet med mere sjældne metaller som nikkel og kobolt. Dette gør LMO-batterier til en økonomisk attraktiv løsning, især i prisvenlige elbiler.
Men LMO-batterier har også en lavere energitæthed, som betyder kortere rækkevidde sammenlignet med andre batterityper som NMC og NCA. Desuden oplever LMO-batterier ofte hurtigere kapacitetstab, hvilket kan resultere i kortere levetid, især ved hyppig opladning.
LMO-batterier blev især brugt i første generations elbiler som BMW i3 og Nissan Leaf og har i dag minimale markedsandele.
Fordele:
- Høj sikkerhed
- Hurtig opladning
- Lavere omkostninger
Ulemper:
- Lavere energitæthed
- Kortere levetid
