Porsche hoppas på nya batterier som ska kunna ge upp till 130 mil i räckvidd och ska kunna snabbladdas med effekter på upp till 500 kW. I en rapport presenterar forskare vid Porsche Engineering de senaste rönen.
Porsche menar att det fortfarande finns en hel del utvecklingspotential kvar med dagens litiumjon-batterier. Idag består anoden i litiumjonbatterier av grafit men forskarna ser mer potential i att använda kisel för att öka kapaciteten. Kisel som det aktiva anodmaterialet skulle kunna öka batterikapaciteten med fler än tio gånger.
– Kisel är av särskilt intresse eftersom det uppvisar den näst högsta lagringskapaciteten i vikt efter litium, vilket tillåter celler med mycket höga energidensiteter. Dessutom är det det näst vanligaste elementet i jordskorpan, säger Dr. Falko Schappacher, forskare vid Münsters universitet.
Lösningen är dock inte så enkel. När litium absorberas expanderar kiselpartiklarna med 300 procent vilket skapar mekaniska spänningar i batterimaterialet och elektroden. Det skulle skada elektrodytorna och avsevärt försämra batteriets livslängd. Det är en hårfin avvägning mellan energitäthet och livslängd. En lösning är att inte helt basera anoden på bara kisel.
Samtidigt ser man också möjligheter med att förbättra motparten i ett batteri, den så kallade katoden. Här pågår arbete med att optimera användningen av de aktiva materialen i denna delen av batteriet. I framtiden tror forskarna att andelen nickel kommer att öka, medan kobolt och mangan kommer minska.
Framåt tittar Porsche på så kallade solid-state-batterier, som har en fast elektrolyt istället för en lösning. Genom att utesluta elektrolytlösningar och samtidigt använda litium-metallanoder hoppas forskarna kunna nå en ökning av energitätheten med upp till 50 procent.
Samtidigt finns alternativ som natriumjon-batterier istället för traditionella litiumjon-batterier. Men det är inte sannolikt att de gör sig bäst som högvoltsbatteri i en elbil. De är tåligare, hållbarare och billigare, tillåter snabbare in- och urladdning men energitätheten är förhållandevis låg. De lämpar sig antagligen bättre för energilager eller som startbatteri menar forskarna.
Så ser framtiden ut
– På medellång sikt kan vi förvänta oss att kombinationen av ny anodkemi och tät förpackning av cellerna tillåter en fordonsräckvidd på 130 mil, säger Maximilian Fichtner, vid forskningsinstitutet Helmholtz Institute Ulm.
– Jag tror att vi kommer att se 30 till 50 procentsökningar i räckvidd hos premiumfordon i framtiden. Viktigare än att bara öka räckvidden är snabbladdningskapaciteten, fortsätter Maximilian Fichtner.
Här förväntar sig forskarna på sikt att det ska bli möjligt att snabbladda en elbil upp till 80 procent på en tid som inte är mycket längre än en traditionell bensintankning.
Idag kan en Porsche Taycan ladda från fem till 80 procent på 22 minuter. Med en kiselbaserad anod skulle man kunna få ner den laddtiden till 15 minuter inom en inte allt för avlägsen framtid. På ännu längre sikt skulle den kunna vara ännu kortare.
