Bilindustrin jagar alltid nya hypeord och trender – autonom körning var det stora för några år sedan och nu har det ersatts av virtuella assistenter och AI-drivna infotainmentsystem.
Men det kanske mest långvariga samtalsämnet bland oss med ett intresse för elbilar är solid state-batteriet (SSB) och dess löfte om högre energitäthet, längre räckvidd och snabbare laddningstider.
Med SSB:er kan biltillverkare utveckla mindre och lättare batteripaket utan att det påverkar körsträckan mellan laddstoppen negativt, samtidigt som dessa energitäta alternativ lämpar sig bättre för mindre fordon, som motorcyklar.
För att snabbt gå igenom vetenskapen: ett solid state-batteri ersätter den typiska flytande elektrolyten som finns i de flesta elbilar – inklusive litiumjon och andra nuvarande kemier – och byter ut den mot en fast elektrolyt. Eller åtminstone en gel, som i fallet med semi-solid state-batterier som den i kommande MG4.
Vanliga solid state-elektrolyter inkluderar polymerbaserade alternativ, oxidvarianter och till och med sulfidbaserade lösningar, vilka verkar leda kapplöpningen mot massproduktion baserat på flera faktorer.
Men innan vi fastnar för mycket i kemilektionen är det värt att notera att samtalet om solid state-batterier har fått nytt liv eftersom allt fler etablerade biltillverkare nu utforskar tekniken.
”De senaste åren har vi sett genombrott inom solid state-elektrolyter, tillverkningskunskap och partnerskap mellan startups och OEM-tillverkare”, förklarar Dr. Kieran O’Regan, Chief Growth Officer på About:Energy, ett företag som specialiserar sig på data och modellering för att påskynda batterikommersialisering.
Utvecklingen liknar den tidiga litiumjon-eran, där ihållande stegvisa framsteg snarare än ett enda Big Bang-ögonblick drev kommersialiseringen.
Dr. Kieran O'Regan, Chief Growth Officer på About:Energy
”Men de verkligt accelererande faktorerna kan nu finnas på parallella marknader. Vissa utvecklare, som Factorial Energy, fokuserar medvetet på nischkategorier som premiumkonsumentelektronik, flygindustrin eller specialfordon för att bevisa sin tillförlitlighet innan de går fullt ut i bilindustrin”, tillägger han.
Mercedes-Benz såg tidigt potential i Factorials arbete och har nyligen slutfört en imponerande resa på 1 205 km på en enda laddning med en EQS-prototyp utrustad med Factorial Energys litium-metallbaserade solid state-batteripaket.
Hittills har den tyska biltillverkaren visat att dessa batterier ger upp till 25 % längre räckvidd jämfört med motsvarande standardbatteri i samma vikt- och storleksklass för en EQS. Nu återstår bara att kunna producera dem i stor skala.
Bättre, snabbare, starkare
En annan viktig fördel med solid state-batteriteknik är dess förmåga att ladda snabbare. Med generellt högre jonledningsförmåga och bättre termisk stabilitet kan ingenjörer experimentera med mycket högre laddningshastigheter utan risk för så kallad thermal runaway – eller med enklare ord, kraftig överhettning.
Huawei säger att deras SSB-teknik, som ”dopar” sulfid-elektrolyter med kväve för att förbättra prestandan, kan laddas säkert från 10 % till 80 % på under fem minuter, samtidigt som de extremt energitäta paketen teoretiskt sett skulle kunna erbjuda en räckvidd på 2 900 km.
Detta är nästan science fiction, men den koreanska batteritillverkaren SK On, som levererar till Hyundai, Kia, Ford och Nissan med flera, hävdar att de redan har prototypceller av solid state som kan erbjuda dubbelt så hög energitäthet som dagens elbilsbatterier, vilket utan problem skulle kunna ge en räckvidd på runt 965 km.
På liknande sätt jobbar Mercedes-Benz på bred front genom att arbeta med flera potentiella batterileverantörer för att skynda på utrullningen av tekniken till en av sina kommande elbilar.
Farasis Energy, ett företag som backas av den tyska biltillverkaren, hävdar att de bygger en pilotlina på 0,2 GWh för de nya sulfidbaserade solid state-batterierna, med leveranser som startar i slutet av året, enligt Electrek.
Det kan verka litet i jämförelse med att Kinas största batteritillverkare, CATL, levererade hela 339,3 GWh under 2024, men det är ändå ett steg i rätt riktning.
Små men kraftfulla
Den här månaden meddelade FIM (organisationen som ansvarar för motorcykelracing) att deras banbrytande Moto E-elmotorrace skulle ta en paus fram till slutet av 2025 – med hänvisning till svagt intresse och den begränsade ”utvecklingen av marknaden för högpresterande elmotorcyklar”.
Med högre jonledningsförmåga och mer termisk stabilitet kan ingenjörer experimentera med mycket högre laddningshastigheter utan risk för thermal runaway.
Det var ett bakslag för racing och elmotorcyklar i stort, men det hindrade inte VW-koncernen från att slå tillbaka. På IAA Mobility Show i München i år visade de upp en högpresterande V21L-racingmotorcykel med ett solid state-batteri från QuantumScape och VWs eget PowerCo.
Tanken är att detta batteri ska kunna laddas från 10 % till 80 % på drygt 12 minuter och urladdas med mycket högre effekt för förbättrad prestanda.
Ännu bättre är att dessa SSB:er är lättare och mer kompakta, men ändå erbjuder högre energitäthet än de paket de ersätter – en dubbelvinst i e-motorsportens värld.
Om tekniken gör succé på racerbanan kan den sedan användas i en rad bilapplikationer, inklusive lätta eldrivna sportbilar som länge utlovats men ännu inte blivit verklighet på grund av dagens tunga batteripaket.
”Nästa steg är förbättringar i tillverkningen och att sedan jaga litiumjonbatteriernas låga kostnad. Det kommer att låsa upp radikalt annorlunda upplevelser för konsumenterna”, förklarar Dr. Ian Campbell, vd för Breathe Battery Technologies.
”För elbilsingenjörerna kommer det att skapa en helt ny uppsättning spännande mjukvaruutmaningar för att simulera och hantera den nya kemin, så varje lösning kommer att kännas som ett genombrott snarare än en finjustering”, tillägger han.
På stadig mark
Även om solid state-batteriteknik har hyllats som en verklig vändpunkt för elbilar är vägen till kostnadseffektiv massproduktion inte enkel.
”Att skala upp från pilotlinjer till ens tusentals paket per år är fortfarande svårt,” förklarar Dr. Kieran O’Regan.
”Steget från celler byggda i labbet till bilklassade paket i miljonantal per år visar sig gå långsammare och bli dyrare än man först förutspådde.
Under det kommande decenniet kan vi förvänta oss fler demofordon och nischade implementeringar snarare än ett brett EV-genombrott. Utvecklingen liknar den tidiga litiumjon-eran, där stadiga, stegvisa framsteg snarare än en enda stor explosion drev kommersialiseringen,” tillägger han.
Trots att flera stora kinesiska varumärken hävdar att de kommer att ha massproducerade elbilar med SSB-teknik till 2026, är det mer sannolikt att dessa kommer att innehålla en semi-solid state-kemi – precis det mellanting som namnet antyder.
Att använda en gel istället för en ren vätska innebär ett antal fördelar, inklusive högre energitäthet, snabbare laddningshastigheter och förbättrad säkerhet, men det är inte de häpnadsväckande siffror vi har sett publicerade.
Kinesiskt ägda MG kommer till exempel att lansera sin nya MG4-modell globalt senare i år och lovar 535 km från sina semi solid state-batteripaket. Räckvidden är inte mycket längre än vad vi förväntar oss av dagens premiumelbilar, men detta gäller en bil som kommer att säljas i Kina för under 14 000 dollar.
Batteritekniken förbättras nästan varje månad, där varje generation av nya elbilar erbjuder bättre räckvidd och mer bekväma snabbladdningshastigheter. Det är bara en tidsfråga innan solid state-batterier blir vardag.
”Under de kommande fem åren kan kombinationen av framgång i nischade marknader, offentlig-privat finansiering och tydligare leveranskedjor för solida elektrolyter slutligen flytta solid state-batterier från hype till en trovärdig, gradvis lansering i mainstream-elbilar,” tillägger Dr. Kieran O’Regan, Chief Growth Officer på About:Energy.
Läs vidare
