23948sdkhjf

Här är batteriet som kan revolutionera elbilen

| Av Daniel Östlund | Tipsa redaktionen

Elbilar som lagrar sin energi direkt i bilens kaross kan bli verklighet inom några år. I Sverige pågår forskning om så kallade strukturella batterier och resultaten så här långt är lovande.

Även om batteritekniken utvecklats med stormsteg under senare år är just batteriet fortfarande elbilens svagaste länk. De är komplicerade och dyra att tillverka, de är behäftade med specifika risker och de har inte alls samma energitäthet som vanliga, fossila bränslen, varför ett batteri som ska räcka till längre resor blir väldigt tungt.

Det är en problembild som kanske kanske kan vara på väg mot en lösning, tack vare spjutspetsforskningen som Leif Asps forskargrupp tillsammans med kollegor vid KTH bedriver inom området multifunktionella kompositer för energilagring. Deras idé är att man skippar det separata batteriet helt och hållet och i stället använder bilens struktur – karossen, alltså – för att lagra elektricitet.

– Det är en svensk paradgren, det är här de stora programmen finns, berättar Leif och refererar till utvecklingen av så kallade strukturella batterier, alltså konstruktionsmaterial som kan lagra elektrisk energi. Eller om man vänder på det, batterier som också kan bära mekanisk last.

Leif Asp är professor inom komposita lättviktsmaterial och strukturer på avdelningen Material- och beräkningsmekanik vid Institutionen för industri- och materialvetenskap på Chalmers Tekniska Högskola i Göteborg och har forskat om strukturella batterier sedan 2007. I grunden handlar det om att få kolfiberarmerad plast att kunna lagra elektricitet.

– Kolfiberarmerade plastmaterial liknar batterier till sin arkitektur, de är laminerade lager på lager. Och kolfiber är centralt, eftersom kolet kan utgöra elektrod samtidigt som materialet är väldigt styvt och starkt, med höga specifika mekaniska prestanda.

Men för att det ska fungera som ett batteri behöver man ytterligare en elektrod och därför dopar man delar av kompositen med exempelvis litiumjärnfosfat, som kan utgöra den andra elektroden. Sedan behöver matrismaterialet, plastdelen i kompositen, inte bara överföra mekaniska laster utan också låta joner diffundera mellan elektroderna. En variant är att belägga kolfibrerna med en solid polymer elektrolyt, en tunn hinna som släpper igenom joner.

– Men det är mycket svårare för jonerna att simma i plast än vad det är att simma i vätska. Därför är beläggningen bara 500 nanometer tjock, lite mer än en tusendel så mycket som det är mellan elektroderna i ett vanligt litiumjonbatteri.

Kollegorna på KTH i Stockholm har därför utvecklat en annan princip, där man låter plastmaterialet polymerisera i en lösning av vätskeelektrolyt. Då får man ett plastmaterial med två olika faser, en fast fas och en vätskefas.

– Det blir som en tvättsvamp, men där svampen är fylld med vätskeelektrolyt. Då för vi över lasterna via svampens plastdelar och diffunderar joner genom kanalerna fyllda med elektrolyt. Det är ett effektivt sätt att göra ett batteri, med de distanser som man normalt har mellan elektroderna i ett batteri, förklarar Leif.

I och med att man blandar in främmande komponenter i materialet påverkas också dess egenskaper. Men enligt Leif ska man fortfarande ligga på nivåer som duger som konstruktionsmaterial. Framför allt får man en styvhet som ligger nära den hos konventionell kolfiberkomposit.

Och som batteri betraktat har man en bit kvar till samma energitäthet som man har hos ett modernt litiumjonbatteri. Men det är inte långt därifrån. Enligt analyser som gjorts räknar man med att hamna på en energitäthet på mellan 70 och 100 wattimmar per kilogram. Som jämförelse håller ett elbilsbatteri kring 200 wattimmar per kilogram, om man räknar på själva cellen. När kringutrustning som höljen och metallkopplingar liksom anslutningar till elektroderna räknas in faller den siffran.

– Ser man till hela batterisystemet ligger vi ungefär på par med de lägre presterande litiumjonbatterierna, säger Leif och förklarar att också säkerheten ska kunna bli bättre med den här typen av material.

– I alla fall om man använder de här coatade eller belagda kolfibermaterialen, då finns inga flyktiga ämnen som kan antändas. De skulle vara möjliga att använda i en krockzon, förklarar Leif och hänvisar till studier som gjorts i USA.

Ett annat skäl till att strukturella batterier skulle kunna betraktas som säkra är att energitätheten kan hållas under gränsen för vad som krävs för att skapa termisk rusning, även om de skulle vara konstruerade efter andra principer.

Nu ska man börja leverera komponenter till flygplanstillverkaren Airbus för att testa att principen fungerar i verkligheten. Men det är fortfarande långt kvar innan strukturella batterier kommer att bli vanliga i vardagen.

– För flyg tror jag att det tar 15 år. För bil kanske det tar fem år. Flygindustrin, de är jäkligt noga med att ha metoder för allt från dimensionering och provning till certifiering. Men för mig är det helt otänkbart att det här inte skulle bli en teknik som är kommersiellt gångbar.

När det sker lär man också ha säkerställt att komponenterna behåller sin funktion över tid. Livslängden är nämligen någonting Leif ofta får frågor om.

– Det är klart, har man en bil med ett batteri integrerat i strukturen och så plötsligt har den slut på batteri. Det är ju inte bra. Kollegorna på KTH har kört cykler på fibersidan och där funkade det fint, men vi måste ha fler grupper som är med och jobbar med det här.

Och att potentialen är enorm visas inte minst av att forskningen inom området har fått en enorm uppmärksamhet även internationellt.

– Det blev framröstat av Physics World, det största fysikmagasinet i världen, som ett av de topp tio största genombrotten i fysik i fjol. Så det ger verkligen avtryck, avslutar Leif.

Håll dig uppdaterad med Motor-Magasinet

Jag accepterar Nordiske Mediers villkor och avtal

Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.

Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Volkswagens bilfabrik i Zwickau producerar nu bara elbilar

Efter 116 år har den sista bilen med förbränningsmotor rullat ut från Volkswagens fabrik i tyska Zwickau. Från och med nu ska endast eldrivna bilmodeller tillverkas här.

Ljust på begagnatmarknaden

Svensk biltvätt blir dansk

Nominera till Motorgalan nu!

I höst firar vi fordonsbranschens vassaste människor. Så här nominerar du dina favoriter.

Tatuera in företagslogga och få fyra fälgar

Plus

Pininfarina – 90 år av skönhet och funktion

Den 22 maj fyllde företaget Pininfarina 90 år. Det var det datum då Battista ”Pinin” Farina startade sitt eget Carozzeria Pinin Farina på 107 Corso Trapani i Turin.

Nyhetsbrev

Bilhandeln fortsatt pressad av corona

Arkiv

Volvo återkallar 2,1 miljoner bilar

Volvo Cars återkallar drygt 2,1 miljoner äldre bilar över hela världen. I Sverige påverkas över fyrahundratusen bilägare.

Volvo och Waymo ska utveckla självkörande bilar

Volvo ökar samarbetet med Google och Waymo blir en partner i utvecklingen av autonom teknik.

Bentley släpper möbelkollektion

Ny Godkänd bilverkstad i Kumla

Ingen bilsalong i Genève nästa år – eventet säljs

Bilutställningen i Genève skjuts upp till 2022.

Toyota återkallar 20 000 personbilar i Sverige

Ett fel har upptäckts på Toyotas bilmodeller Prius och Auris hybrid och 19 808 personbilar återkallas.

Hur farliga är avgaserna från biogasbilar?

Krävs högre kompetens kring elfordon på verkstäderna

Så mycket ökade Blockets bilförsäljning under maj

Sveriges första fartsyndare

Bottenplacering för Tesla i kvalitetsundersökning

Dodge och Kia har bäst övergripande kvalitet. Tesla testas för första gången och hamnar längst ned på listan.

USA:s mest sålda bil byter skepnad

Fords mestsäljande pickup växlar generation.

Ford väljer Defas laddlösningar

Jaguar återintroducerar klassiskt motorblock

Bilförsäljningen ner 25% på helåret i EU

Framtidens racing kan bli vätgasdriven

Projekt för bränslecellsdrift i endurance-racing backas av däckjätte och it-bolag.

Biljättar utlyser tävling i elbilsteknik

Inzile har startat leveranserna

1

Yrkesförarna kör allt fortare

Toyota satsar på bildelning

Kias app stödjer elbilssäljare

Goodyears blimp nu i Europa

MAN öppnar ny verkstad i Stockholm

Transportföretagens yrkesprov klara

Sensommarpremiär för Volkswagens elbil ID 3

Vägkanter ska bli biogas

Underleverantör varslar 80 anställda

Mekonomen-delägaren ger positiv vinstvarning

Porsche 911 får nummercirklar

Se alla Företagens egna nyheter

Belys ditt fordon även på insidan

Årets ljuvligaste tid har börjat!

Positiva indikationer efter en extraordinär vår

Luftfjädring | Arnott luftbälgar | Volvo XC90 XC60 V90

Leverera trygghet vid lämning av bilen!

LEGION varningsljusramp med automatisk dimfunktion

Kallt vatten för heta dagar

Vi finns här för dig hela sommaren!

Engine Shampoo - ny produkt från Castrol

Tips för snabb handläggning av ett försäkringsärende

Vi lanserar UTÖ - framtidens varningsljusramp

PURFLUX uppdaterad app

FRAM komplett sortiment A110

Få ut mer av CAB Plan med effektiv utbildning online

Ny serie moderna, slimmade flerfunktionsbakljus i LED

Utvändig galvaniserat utrustning Produkt katalog

Glad Midsommar önskar vi på G A Lindberg!

Yallotrade önskar Er alla en Glad Midsommar!

Har du Sveriges bästa garage?

Luftfjädring | Arnott luftbälgar | Dodge RAM

Produktnyhet från Purflux! Andningsmasken "PurMask"

Glad midsommar!

Länsbästa eleverna i yrkesprovet utsedda!

Molykote® P-37 löser problem med skruvförband

3 fördelar med moduluppbyggd verkstadsinredning

Sänd till en kollega

0.109