Så tar Porsche fram elbilar med 130 mils räckvidd

Porschen hoppas inom en relativt snar framtid få fram batterier som ger över 130 mils räckvidd. Nyckeln är att optimera anoden i batteriet.
– Rent litium är det idealiska aktiva anodmaterialet när det gäller energitäthet, säger Dr Stefanie Edelberg, Specialist Engineer Battery Cell på Porsche Engineering. 

Elbilsbatterierna gör allt snabbare framsteg. På bilmässan i Shanghai presenterade CATL ett nytt batteri som är tillräckligt energitäta ör att driva trafikflygplan och kan dubbla räckvidden i elbilar. Nu presenterar Porsche sin kommande batteriteknik som ska kunna ge 130 mils räckvidd i elbilar.

Utmaningen är att skapa batterier med  högt energiinnehåll, hög prestanda, lång livslängd och maximal säkerhet samtidigt som priset blir tillräckligt lågt. Men enligt Porsche är vi bara i början av batteriresan, ytterligare förbättringar kan göras på nästan alla områden. 

Idag domineras marknaden av litiumjonbatterier, och det är ingen slump.Litiumatomer är särskilt angelägna om att avge en av sina tre elektroner, och litium är också den lättaste metallen.
– Rent litium är det idealiska aktiva anodmaterialet när det gäller energitäthet. Av säkerhetsskäl används dock grafiter för närvarande främst som aktiva anodmaterial som kan absorbera litiumjoner, säger Dr Stefanie Edelberg, Specialist Engineer Battery Cell på Porsche Engineering. 

Litiumjonbatterier har flera fördelar. Priset är relativt lågt och laddningskapaciteten hög. De kommande batterierna tros klara 100 000 mil. 
– 1 500 till 3 000 fullladdningscykler tills en återstående kapacitet på 80 procent uppnås utgör inga problem, säger Dr Falko Schappacher, kommersiell och teknisk chef för MEET Battery Research Center vid universitetet från Münster (WWU). 

Genom att optimera anoden med kisel hoppas Porsche kunna få fram ett bättre batteri med över 140 mils räckvidd. Kisel har en lagringskapacitet som är 10 gånger högre än grafit. 

– Kisel är av särskilt intresse eftersom det uppvisar den näst högsta lagringskapaciteten i vikt efter litium, vilket möjliggör celler med mycket höga energidensiteter. Dessutom är det det näst vanligaste grundämnet i jordskorpan, säger Dr Stefanie Edelberg

Problemet är att kiselpartiklar expanderar med 300 procent när de absorberar litium. Porsche hoppas nu ta fram anoder som har en kiselandel på 80 procent, men ändå blir hållbara. De försöker också optimera katoden och hitta en anod med högre andel nickel, där mängden kobolt och mangan kan minskas.

– På medellång sikt kan vi förvänta oss att kombinationen av ny anodkemi och tät förpackning av cellerna tillåter en fordonsräckvidd på 1 300 km, säger säger Prof. Maximilian Fichtner, chef för Helmholtz Institute Ulm (HIU) och chef för forskningsenheten för energilagringssystem vid Karlsruhe Institute of Technology (KIT).

Forskarna är också optimistiska när det gäller möjligheterna att få fram solid-state-batterier som får ännu högre energitäthet och tar mindre plats.