Fastsolidbatterier närmar sig verkligheten för framtida elbilar

Det mest solida alternativet till de allmänt använda litiumjonbatterierna, med fördelarna förbättrad säkerhet, högre energitäthet, längre livslängd och snabbare laddning, är nästan här.

Detta lovande alternativ är fastsolidbatterier (SSB), som ersätter flytande elektrolyter med fasta elektrolyter, vilket eliminerar brandrisken och möjliggör mer kompakta konstruktioner, samt stödjer fler laddningscykler innan nedbrytning. 

En nyligen studie¹ från University of California granskade teknologin och fann att den kan omvandla inte bara elbilar utan även konsumentelektronik och energilagring. Nyckeln till allt är kemi och ingenjörskonst.

“Genom att ta bort vätskan och istället använda stabila fasta material kan vi säkert trycka in mer elektricitet i batteriet på en gång, utan risk för överhettning eller bränder.”

– Huvudförfattare Cengiz Ozkan, professor i maskinteknik vid UCR

Till skillnad från vätskan i traditionella litiumjonbatterier, som försämras med tiden, medför brandrisk och begränsar laddningshastigheten, erbjuder det fasta materialet som används i fastsolidbatterier en mer stabil och säkrare miljö, vilket möjliggör mer effektiv laddning med färre säkerhetsproblem.

Med sina överlägsna egenskaper jämfört med nuvarande litiumjonbatterier har SSB:er fått stort genomslag bland företag, men hittills teknologin är fortfarande i utvecklingsstadiet. Det blir dock inte länge så.

Verklig validering: Fastsolidbatterier i elbilar (QS/VW-demo)

Den här veckan demonstrerade fastsolidbatteriutvecklaren QuantumScape (QS ), tillsammans med sin affärspartner PowerCo, en live‑demonstration av sina energitäta fastsolida litiummetallbatterier som driver ett fordon.

PowerCo är batteriverksamheten i Volkswagen Group, en av världens ledande biltillverkare och den största biltillverkaren i Europa. VW äger varumärken som Audi, Bentley, CUPRA, Ducati, Lamborghini, Porsche, SEAT och Škoda. Företaget producerar också lätta och tunga kommersiella fordon såsom MAN och Scania, medan CARIAD är mjukvaru‑ och teknikavdelningen för alla Volkswagen‑gruppens fordon. 

VW Group och PowerCo har varit långsiktiga investerare i QuantumScapes fastsolidteknik och har testat deras prototypceller i flera år.

Nu, för första gången, har QuantumScape, PowerCo och Volkswagen Group visat den nya tekniken på IAA Mobility i München, en av världens största mobilitetsträffar. 

Genom att dra bort den svarta plasten från fordonet avslöjade de en modifierad, helt elektrisk Ducati V21L‑racermotorcykel, som är helt driven av QSE‑5‑fastsolidceller.

Fastsolidcellerna i motorcykeln monterades med QuantumScapes egna tillverkningsplattform (Cobra‑produktionsprocess), som möjliggör snabbare värmebehandling, kräver mindre golvyta och eliminerar vissa materialsteg. Det unika batterisystemet designades av specialister på Audi, specifikt för QS‑SSB‑celler.

Demonstrationen markerar ett stort genombrott inte bara för de inblandade företagen utan också för elfordonssektorn, eftersom det var första gången QuantumScapes anodfria celler gick från tillverkningsanläggning till ett faktiskt fordon för världen att se.

“Idag har vi korsat tröskeln från möjlighet till verklighet.”

– QuantumScape VD och president Dr. Siva Sivaram

Företagets partnerskap med PowerCo, påpekade han, placerar QuantumScape i en position att skala sin transformerande teknik till gigawatt‑timmar (GWh) produktion, och tillsammans kommer de att “hjälpa till att inleda en ny era av elektrifierad transport.”

Enligt den officiella pressmeddelandet, representerar världens första live‑demonstration av QS fastsolid litium‑metallbatterier som driver ett EV ett betydande framsteg inom batteriteknik och ett stort steg mot kommersialisering av fastsolid‑EV‑batterier.

Med denna teknik är målet att hjälpa till att driva EV‑revolutionen, vilket PowerCo‑VD Frank Blome säger är “den största omvandlingen som bilindustrin någonsin har sett.” 

SSB:er kommer att omdefiniera vad som är möjligt för högpresterande premiumfordon, och demonstrationen är bara början, tillade han.

QuantumScapes färdplan från prototyp till produktion

Med traditionella litiumjonbatterier som når gränserna för möjlig energitäthet och säkerhet när bärbara elektronik, elbilar och förnybara energinät blir allt mer utbredda och krävande, har QuantumScape vänt sig till fastsolidbatterier för att erbjuda större energitäthet, snabbare laddning och förbättrad säkerhet för att stödja övergången till en lägre koldioxidframtid.

Företaget leder för närvarande det globala loppet om fastsolidbatteriutveckling och är redo att ta sina fullskaliga fastsolidceller till EV‑marknaden i stor skala inom en snar framtid.

Den senaste demonstrationen av tekniken för världen att se fick faktiskt aktiekurserna för det $5 miljard‑värderade företaget att skjuta i höjden. Vid skrivandet handlas QS till $8,85, upp hela 70,52 % YTD, men är fortfarande långt ifrån sin historiska topp (ATH) på $132,73 som nåddes sent 2020.