To britiske startup-selskaper seiler opp som de største utfordrerne til dagens litiumionebatterier, skriver Chemical & Engineering News (C&EN).
Det er i området rundt universitetet i Oxford at de to selskapene, Faradion og Oxis Energy, har poppet opp.
Faradion har foreløpig plassert sine natrium-ionebatterier i en elsykkel, mens Oxis satser på litium og svovel i sine batterier.
– Du vil aldri gå tom
Begge satser på å forbedre noe av det som er den største utfordringen med litiumionebatterier: Prisen.
Faradion hevder natriumbatterimaterialene deres nærmer seg energiytelsen til litiumionebatterier til under en tiendedel av prisen. Men ettersom de fleste andre batterikomponentene er de samme vil et komplett batteri være rundt 30 prosent billigere.
– Natriumsalter er overalt. Du kommer aldri til å gå tom. En annen fordel med natriumionebatterier er at de kan tappes til de er tomme uten at du skader de aktive materialene. Det betyr at de kan lagres og fraktes sikkert, selv på fly, sier Jerry Barker, teknologisjef i Faradion til C&EN.
Boeing gikk på sin side akkurat ut og advarte mot å frakte litiumionebatterier på fly, ettersom batteriene kan komme i en situasjon kalt «thermal runaway» og selvantenne.
Selve elektrolytten er brennbar, og dermed kan det oppstå katastrofale situasjoner om bare ett batteri i en stor sending begynner å brenne.
John (92) ga oss li-ionebatteriet: John (92) ga oss litiumionebatteriet. Nå vil han forbedre det. Mye.
Tåler mye lading
Faradions natriumionebatterier har for tiden en energitetthet på mellom 140 og 150 wattimer per kilo batteri.
Litiumionebatterier med katode av litiumkoboltoksid har på sin side en tetthet på cirka 170 Wh/kg, men Faradion mener de kan øke energitettheten til over 200 Wh/kg innen 2017 - på nivå med de beste litiumionebatteriene i dag.
Faradion sier til C&EN at de har en lang vei å gå for å komme dit, men én fordel har de allerede: Batteriene tåler mange ladesykluser veldig godt. Ved 1000 sykluser har batteriene fortsatt 93 prosent av original kapasitet.
De har også finansieringen i orden - bak står danske Haldor-Topsøe og den japanske elektrogiganten Sharp.
Faradion tror på en pris på mellom 300 og 400 dollar per kWh batterikapasitet, mens Oxis Energy tror de kan få sine litiumsvovelbatterier helt ned i 125 dollar/kWh.
Dagens litiumionebatterier koster mellom 350 og 600 dollar/kWh.
Les også: Slik får du maksimalt ut av mobil-batteriet
Kan selvantenne
Litiumsvovelbatterier har den risikoen at de kan være ustabile og selvantenne.
Oxis-sjef Huw W. Hampson-Jones sier til C&EN at de har løst dette ved å dekke litiumanoden med et keramisk lag av litiumsulfid og ved å bruke en ikke-brennbar elektrolytt.
Det skal til og med gjøre batteriene sikrere enn litiumionevarianten.
Oxis-batteriene er allerede oppe i over 300 Wh/kg, og selskapet tror de kan nå 400 Wh/kg ved utgangen av 2016 og 500 Wh/kg ved utgangen av 2018.
Deres største utfordring er levetiden. Ved 1200 sykluser er de nede i 80 prosent kapasitet, og ved 1500 sykluser 60 prosent.
Les også: Norske batterier kan levere 54 kWh på seks minutter
– Ingen revolusjon i sikte
Doktor i batteriteknologi og teknologisjef i Grenland Energy, Lars Ole Valøen, sier til Teknisk Ukeblad at han ikke tror disse teknologiene vil være tilgjengelig på massemarkedet i nærmeste fremtid.
Han sier videre det ikke finnes noen ny og revolusjonerende batteriteknologi klar for introduksjon i markedet akkurat nå, men at innovasjonen i dag i hovedsak skjer i form av små forbedringer.
– Det jeg tror du får de neste årene er flere alternativer og større variasjon i både materialvalg og konstruksjon av litiumionebatterier. Vi vil få ytterligere spesialisering, med både høyeffekt- og høyenergibatterier med en enda større grad av skreddersøm når det gjelder levetid og pris. Vi jobber for eksempel hovedsaklig innen det maritime segmentet, hvor lang levetid er utrolig viktig.
Les også: Japanere lanserer «mirakelbatteri» for elbiler
Nisjebatterier
Valøen mener Oxis' litiumsvovelbatteri vil kunne gå inn i et typisk høyenergimarked der man trenger høyere energitetthet enn dagens mest energitette oppladbare batterier kan by på.
– Det kan for eksempel være aktuelt for mobiltelefoner, men med litiummetall-anode vil sikkerhet og levetid kunne bli en utfordring. For ulike typer sensorer og en del andre nisjemarkeder der sikkerhet og levetid er underordnet energitetthet kan en se for seg at litiumsvovelbatterier kan bli aktuelle i relativt nær framtid.
Les også: 5 tips til raskere mobillading
Billigere katoder
Natriumionebatteriene tror Valøen hovedsakelig vil ha fordeler i form av noe lavere materialkostnader for katoden.
Dette kan gi noe lavere pris, men resten av battericellen er konstruert som et litiumionebatteri. Dette gjør at kostnadsfordelene bare kan hentes ut dersom produksjonen er effektiv og når et visst volum.
– De sliter i tillegg med å matche energitettheten til litiumionebatteriene, noe som gjør disse batteriene mest aktuelle i spesifikke nisjemarkeder med stort fokus på kostnader og mindre fokus på energitetthet. Før de får opp volumet må de være helt sikre på at både sikkerheten og levetiden er god nok. Ser man på natrium og litium er natrium mye mer reaktivt, og det kan få en del å si for levetiden, sier han til Teknisk Ukeblad.
Gigafactory
Teslas nye og enorme batterifabrikk Gigafactory har ifølge Tesla-sjef Elon Musk et potensial til å redusere kostnadene for batterier med minst 30 prosent innen 2017 - når produksjonen av folkebilen Model 3 skal skrus opp.
Musk sa allerede i fjor at han ville være skuffet om det tok 10 år før de kunne produsere batterier for 100 dollar per kWh.
Tesla har ikke oppgitt hvor mye de betaler for batteriene sine i dag, men prisen er sannsynligvis lavere enn for konkurrentene, ettersom Tesla bruker standard 18650-celler, de samme som brukes for eksempel i laptopbatterier.
Det gir stordriftsfordeler ettersom det allerede produseres enormt mange av dem - og enkelte har anslått at prisen allerede i dag ligger så langt ned som 200 dollar per kWh.
I planene for Gigafactory ligger det at fabrikken i 2020 skal produsere flere batterier enn verdens samlede produksjon i 2013.
