Kinesiska forskare utvecklar det första halv-solid-state-batteriet för elbilar med en enorm räckvidd på 1 000 km – men frågor återstår

• Ny batteriteknik kan dramatiskt öka räckvidden för elbilar
• Halv-solid-state-kemi uppges ge 30 % högre energitäthet
• Högre energitäthet, lägre vikt och mindre format utlovas

Forskare vid Nankai University i Tianjin i Kina har enligt uppgifter utvecklat och testat ett halv-solid-state-batteri som ger en 30 % ökning i energitäthet jämfört med några av de ledande litiumjonbatterierna som finns på marknaden i dag.

Enligt forskarnas eget uttalande (via Live Science) levererar den nuvarande versionen av batteripaketet en energitäthet på 288 Wh/kg på systemnivå, när kylsystem, kablage, strukturella komponenter och säkerhetshårdvara räknas in.

Energitätheten för själva batteripaketet uppges ligga på 500 Wh/kg, och forskarna säger att de redan arbetar på nya versioner som kan överstiga 340 Wh/kg på packnivå.

Med mindre format, lägre vikt och högre energitäthet hävdar forskarteamet att produktionsversionen på 142 kWh kan ge en elbil en räckvidd på över 1 000 km efter installation på en laddning.

Detaljerna kring vilken elbil som användes i testerna är fortfarande oklara, liksom om siffrorna baseras på den kinesiska testcykeln China Light‑Duty Vehicle Test Cycle. Rapporter säger dock att tekniken redan genomgår vidare utveckling och förväntas nå över 340 Wh/kg i energitäthet, en total batterikapacitet över 200 kWh och en räckvidd på över 1 600 km på en laddning.

Det är dock värt att notera att Europas WLTP-tester och Nordamerikas EPA-siffror generellt är betydligt mer konservativa än de kinesiska testmetoderna och verklig körning brukar minska räckvidden ytterligare.

En tumregel är att dra av ungefär 30 % från de officiella siffrorna för att få en mer realistisk uppskattning. Det innebär att 1 000 km snarare blir runt 700 km i verklig körning, medan 1 600 km landar kring cirka 1 100 km.

Det är fortfarande mycket imponerande jämfört med räckvidden hos många av dagens litiumjonbatterier. Enligt Live Science använder Nankai-universitetets batteri en litiumrik mangan-katod och ett hybridsystem med fast-flytande elektrolyt.

Den här hybriddesignen kombinerar fördelarna med solid-state-arkitektur med en så kallad “super-wetting”-elektrolyt, som ska förbättra jonledningsförmågan och säkerheten.

“Super-wetting innebär att elektrolyten sprider sig över och tränger igenom batterimaterialens ytor och porer, vilket maximerar kontakten mellan elektrolyt och aktiva material så att joner kan röra sig mer effektivt”, förklarar rapporten.

Enligt uttalandet från Nankai University introducerar batteriet också litium-anodteknik för första gången, vilket ska lösa problemen med “höga kostnader och risker kopplade till metalliska litiumremsor”. Samtidigt sägs tekniken förenkla tillverkningen, sänka produktionskostnaderna och ge “betydande genombrott” i batteriets livslängd och säkerhet.

Ett enormt steg framåt – om det stämmer

Det är viktigt att påpeka att resultaten kommer från ett samarbete mellan universitetet och Technology Center of China Auto New Energy och ännu inte har verifierats i oberoende, peer-review-granskad forskning.

Om uppgifterna stämmer arbetar forskarna redan på versioner av halv-solid-state-batteriet som kan överstiga 340 Wh/kg på packnivå. Kombinerat med ett batteripaket på över 200 kWh skulle räckvidden alltså kunna passera 1 600 km.

Det är dock ett stort steg från dagens nivåer.

Till exempel blev MG nyligen en av de första globala tillverkarna att introducera halv-solid-state-batteriteknik i större skala med modellen MG4.

I det fallet innehåller batteriet bara 5 % flytande elektrolyt, men når en energitäthet på 180 Wh/kg och ger en räckvidd på cirka 536 km enligt CLTC-testet från ett 53,95 kWh-batteri.

För att nå en räckvidd på över 1 600 km föreslår forskarna från Nankai University nästan fyra gånger större batterikapacitet, vilket naturligtvis skulle påverka både storlek, vikt och kostnad kraftigt.

Forskarna menar dock att den kraftigt ökade energitätheten samtidigt kan göra batteripaketen mindre och lättare.

Om det stämmer kan vi stå inför elbilsbatterier som i framtiden överträffar förbränningsmotorer när det gäller hur långt man kan köra mellan stoppen.