Honda lovar solid-state-batterier som kan fördubbla elbilens räckvidd till 620 miles år 2030
Honda planerar att producera solid-state-batterier för elfordon (EV) som kan leverera upp till 620 miles (1 000 kilometer) på en enda laddning – mer än det dubbla utbudet av för närvarande tillgängliga elbilar på massmarknadenmeddelade företaget förra månaden.
Om det målet uppnås skulle det vara ett stort steg för att övervinna ”räckviddsångest” – ett stort hinder för utbredd användning av elbilar.
I november presenterade Honda en demonstrationsproduktionslinje för sina framtida solid-state-batterier, som den japanska biltillverkaren planerar att integrera i sina elbilar under andra halvan av decenniet, i massmarknadsskala.
”All-solid-state-batteriet är en innovativ teknik som kommer att förändra spelet i denna EV-era,” sa Keiji Otsu, president och representativ chef för Honda R&D, i en påstående. ”Genom att ersätta motorer som har stöttat bilarnas framsteg hittills kommer batterier att vara nyckelfaktorn för elektrifiering.”
Släkt: Möt ”Blackbird”: En flygande taxi som snurrar och rör sig i alla riktningar tack vare nytt framdrivningssystem
Dessa solid state-batterier förväntas vara 50 % mindre, 35 % lättare och 25 % billigare att konstruera än de flytande litiumjonbatterier som finns i nuvarande elbilar. Den stora vägspärren för tekniken är dock att de solid state-celler som Honda har utvecklat hittills är för små för att användas i alla nuvarande fordonsmodeller. Målet med den nya anläggningen är att lösa det problemet med start 2025.
En fast väg framåt
Solid-state-batterier är beroende av en fast elektrolyt – ett ämne som möjliggör flödet av joner, men inte elektroner, genom det. Elektrolyter gör det möjligt för positivt laddade joner att färdas mellan två ändar av en battericell, markerade av positiva och negativa elektroder – katoder respektive anoder. När de gör det dras negativt laddade elektroner från anoden till katoden via en extern krets för att generera en laddning. Solid state-batterier ersätter den flytande elektrolyten – vanligtvis en litiumförening i en polymergel eller vätska – som finns i litiumjonbatterier med ett fast material, såsom keramik som litiumortosilikat eller glas.
Släkt: Hur fungerar elfordonsbatterier och vad påverkar deras egenskaper?
Solid-state-batterier är mer energitäta än batterier av motsvarande storlek som använder en flytande elektrolyt. Det är för att flytande litiumjonbatterier behöver grafitanoder för att lagra och kontrollera jonflödet i batteriets elektrolyt. Solid state-batterier kan istället använda en ren litiummetallanodsom är mer energität och kan därför lagra fler joner i samma mängd eller till och med mindre utrymme än en grafitanod.
Dessutom behöver solid state-komponenter inte ha noggrann temperaturkontroll, som vanliga litiumjonbatterisystem gör. Solid-state-batterier är också säkrare, eftersom de kan ta bort lösningsmedel, som etylenkarbonat, som vanligtvis används för flytande elektrolyter, som kan fatta eld om battericellen skadas.
Även om solid-state-batterier inte är nya, har de ännu inte tillverkats i den storlek och skala som behövs för elfordon. De är inte bara dyrare att tillverka än litiumjonbatterier, utan tekniska utmaningar hindrar dem fortfarande från att vara tillräckligt tillförlitliga för elbilar.
Det största problemet är den keramiska separatorns sprödhetsom används för att hålla anoden och katoden från att beröra varandra, som kan börja spricka med tiden på grund av den utvidgning och sammandragning som orsakas av kemiska reaktioner. Om detta händer med separatorn, som också är den fasta elektrolyten, kan det utlösa en kortslutning mellan elektroderna och orsaka att batteriet inte fungerar.
En annan fråga är att elektrolyterna i solid state-batterier är gjorda av polymerersom inte tillåter flödet av joner mellan elektroderna lika lätt som de gör i en flytande elektrolyt, vilket begränsar batteriets prestanda. Och med tiden kan elektroderna på litiumbaserade solid state-batterier bli belagda med taggiga litiumavlagringar som kallas dendritersom kan tränga igenom den fasta elektrolyten och få batterierna att kortsluta; även om det här problemet inte är lika utbrett som det är med flytande litium-på-batterier.
Honda har ännu inte övervunnit alla dessa utmaningar, men det planerar att göra det på sin nya anläggning. Ett nyckelelement i planen är att använda en rullpressningsteknik som kan öka densiteten hos elektrolytskikten och förbättra kontakterna mellan elektrolyten och anoderna och katoderna.
Honda siktar på att ha sina långdistansbatterier i sina bilar till 2030. År 2040 har Honda satt upp ett mål för sina elbilar att ha solid-state-batterier med en räckvidd så hög som 776 miles (1 249 km).
Om Honda kan uppnå sådana höga mål skulle det lindra oro för elbilars räckvidd och livslängd, vilket kan påskynda slutet för gasdrivna bilar.
