Solid state-batterier til elbiler: Gennembruddet nærmer sig

Efter årtiers uindfriede laboratorieløfter og utallige hypede overskrifter står udviklingen af den længe ventede solid state-batteriteknologi omsider over for sit store gennembrud.

Teknologien bevæger sig nu hastigt fra laboratorier og testbænke og ud mod egentlig pilotproduktion og senere ind i industriel masseproduktion.

Se også: Alt om ny elbilteknologi

Status på solid state-teknologien lige nu?

Kapløbet om fremtidens superbatteri er gået ind i en ny fase, hvor solid state-batterierne flytter fra laboratorierne og ind i første led i produktionen.

Hvor litium-batterier med flydende, brandbar elektrolyt dominerer markedet i dag, arbejder producenter verdens rundt på højtryk for at erstatte dem med faste materialer som keramik, polymerer eller sulfider.

Branchen er dog præget af en sund skepsis. Mange af de batterier, der i dag markedsføres under betegnelsen, er i virkeligheden semi solid state-batterier, hvor der fortsat er flydende væske i katodeområdet for at sikre ledeevnen.

De første semi-faste udgaver ruller allerede ud på vejene i Kina, mens de første biler med reel solid state-teknologi lader vente på sig. Forventningen er, at første er klar om et par år.

Flere af de store bilproducenter har allerede meldt ud, at de første ægte solid state-batterier vil blive afsløret i løbet af 2027.

Se også: Test af elbiler

Hvem kommer først med solid state?

En intens kamp om at komme først med solid state-batterierne udspiller sig lige nu.

Kinesiske giganter sidder allerede tungt på over 80 procent af verdensmarkedet for batterier til elbiler. Kina har valgt en hurtig, trinvis udrulning, hvor semi-solid state-batterier med delvist flydende elektrolyt allerede er på vejene i serieproducerede biler.

Flere kinesiske batteri- og bilproducenter har meldt ud, at de første rene solid state-batterier fremvises til næste år.

I Japan vælger et mærke som Toyota en helt anden, tålmodig tilgang. Den japanske bilgigant sidder på verdens største patentportefølje inden for teknologien og satser benhårdt på ægte solid state-batterier, som selskabet planlægger at introducere i egne modeller inden for de næste to år.

I USA og Europa gør man hvad man kan, for ikke at komme alt for langt bagud. Volkswagen-støttede QuantumScape ser ud til at være nået længst i udviklingen, hvor VW-datterselskabet PowerCo skal stå for storskalaproduktionen.

Samtidig arbejder Factorial Energy tæt sammen med Mercedes-Benz og Stellantis om polymer-baserede celler, som har den store fordel, at de kan fremstilles på omkring 80 procent af industriens eksisterende fabriksudstyr.

Se også: Toyotas solid state-batteri får debut i ekstrem elbil

De store udfordringer ved masseproduktion

Den største hurdle i dag handler ikke om kemien på papiret, men om ren fysik og fremstilling i stor skala. At transportere ioner gennem et fast materiale er væsentligt sværere end gennem en væske.

Når batteriet lades op og aflades, udvider og trækker elektroderne sig sammen, hvilket skaber mikroskopiske hulrum og spændinger.

Samtidig risikerer man dannelsen af såkaldte dendritter, som kan slå revner i den faste elektrolyt og kortslutte cellen.

At opskalere fra en pilotproduktion på 1.000 celler om dagen til gigafabrikker med over 100.000 celler dagligt kræver en ekstrem præcision, hvor selv en usynlig urenhed kan ødelægge hele batteripakken.

Og så er der lige problemet med produktionsomkostningerne. De første generationer af et solid state-batterier forventes at koste det dobbelte eller tredobbelte af litium-batterier.

Kommer først i de dyreste elbiler

Solid state-batterierne er fremtidens uundgåelige standard, er vores vurdering. Men man skal væbne sig med tålmodighed.

Alt peger på, at vi først ser teknologien blive bredt tilgængelig i helt almindelige elbiler til folkelige priser i begyndelsen af 2030’erne.

Vi skal altså forvente, at NMC og LFP-batterier i flere år fremover vil være standarden i elbiler – og især LFP-batterier får også enorme forbedringer.

Derimod vil rene solid state-batterier debutere i de dyreste elbiler, hvor den høje pris på selve batteriet kan skjules i den høje pris på bilerne.

Forventningen i bilbranchen er dog, at et solid state-batteri på sigt bliver billigere at fremstille end nutidens billigste alternativ, LFP-batteriet.

Se også: Hvad er solid state-batterier? Se fordele og ulemper