Episode Transcript
[00:00:01] Velkommen til Bilpodcasten. Mit navn er Jakob. Nogle gange giver det mere mening at se vores episoder på YouTube, for der kan du se præcis hvad episoden handler om, og det er også meget nemmere at kommentere på det og få uddybet noget, hvis der er et eller andet, du ikke helt forstår.
[00:00:16] Og husk, det koster ikke en krone, men til gengæld bliver vi klogere sammen. I dag tager jeg fat på noget, som jeg har glædet mig rigtig meget til at dykke ned i.
[00:00:24] For det her emne er en af de allerstørste teknologiske vedmål i bilindustrien lige nu.
[00:00:31] Vi skal tale om solidstate batterier.
[00:00:34] Og du har sikkert hørt det udtryk blive kastet rundt i medierne. Det er næste store skridt for elbiler.
[00:00:40] Teknologien, der ændrer alt.
[00:00:43] Men hvad er det egentlig? Hvorfor er det ikke bare ude på markedet allerede, hvis det er så fantastisk? Og hvornår kan du som bilkøber faktisk forvente at sætte dig ind i en bil med den her type af batteri?
[00:00:56] Det får du svaret på i dag, og jeg lover dig for, at der er både gode og dårlige nyheder.
[00:01:01] Mit navn er Jacob. Velkommen til en helt elektrisk episode af Bilpodcasten. Min kilder til dagens episode af Bilpodcasten er baseret på dokumenteret forskning fra Max Planck Instituttet, TIES, samt offentlige udmeldinger fra Toyota, Samsung SDI, BYD og CATL. Lad os hoppe direkte ind i det.
[00:01:22] Hvad er et solistetbatteri?
[00:01:25] For at forstå solistetbatterier er vi nødt til at starte med, hvad det er, vi har på markedet i dag. De fleste elbiler kører på lithium-ion-batterier.
[00:01:36] Og det fungerer faktisk rigtig godt.
[00:01:38] Men der er én ting ved dem, som ingeniørerne ikke er særlig vilde med. De indeholder nemlig en flydende elektrolyt.
[00:01:45] Det er den væske, der transporterer litium-ion frem og tilbage imellem batteriets elektroder, når du lader op og når du kører og bruger strømmen. Det er netop den væske, som er problemet. For det første, så er den brandfarlig.
[00:01:59] Det er den, der kan antænde, hvis batteriet bliver enten beskadigt eller overophedet.
[00:02:04] Og for det andet sætter den en naturlig grænse for, hvor meget energi, du kan pakke ned i batteriet.
[00:02:11] Men nu skal du ikke tro, at elbiler er brændfarlige bomber.
[00:02:14] Der findes en massiv mængde forskning, som gang på gang har bevist, at elbiler brænder mindre ofte end fossilbiler. Og der forskes rigtig meget i blandt andet slugtning af dem, men også i nye batterityper, som næsten er umulige at få til at brænde.
[00:02:32] Et solid-state-batteri gør præcis, hvad navnet det siger. Det erstatter den flydende elektrolyt med et fast stof, og det kan være enten keramik, glas eller et sulfidbaseret materiale.
[00:02:44] Det lyder måske som en lille ændring, men konsekvenserne er altså enorme.
[00:02:50] For det første kan du bruge en anode af rent litiummetal i stedet for grafit.
[00:02:55] Det er langt mere energitæt.
[00:02:58] Og for det andet fjerner du den her brændrisiko, som jeg lige har talt om, fordi der ikke er nogen brændfarlige væsker i batteriet.
[00:03:06] Og for det tredje kan du potentielt lade batteriet op på en brygdel af den tid, at det tager i dag.
[00:03:13] Tallene er ret vilde. Producenter som Toyota og Samsung SDI arbejder på en energitæthed på omkring 450-500Wh pr. kilo. Det er næsten en fordobling af hvad vi kender fra lithium-ion batterier i dag.
[00:03:28] Og hvad betyder det i praksis? Det betyder at biler kan køre imellem 1000 og 1200 km. på en enkelt opladning. Og så kan de lades op fra 0 til 80 procent på bare 10 minutter. Det kan du også i dag, men bilerne har altså knap så meget, altså cirka en halv mængde strøm i forhold til batteriets størrelse. Det er derfor hele bilindustrien jagter det her, som man ofte kalder for den helige graal.
[00:03:52] Og hvorfor har vi så ikke allerede det på markedet i dag?
[00:03:56] Ja, så kommer vi til den del, der gør en rigtig god historie.
[00:04:00] For solistetbatterier er så fantastiske. Hvorfor sidder vi så ikke allerede med dem i vores biler?
[00:04:06] Svaret er, at de er vanvittigt svære at lave.
[00:04:10] Der er tre store udfordringer, som forskere og ingeniører verden over slås med lige nu, og en helt masse andre mindre udfordringer. Men jeg vil koncentrere mig om de tre absolut største udfordringer. Udfordring nummer et er dendritterne. Og for jer, der kigger med her på Bilpodcasten, så har jeg jo talt om dendritter en hel del. Men nu er der også nysiger med, så derfor vil jeg lige komme ind på dem.
[00:04:35] Når du oplader et solid-state-batteri, så sker der noget meget uheldigt. Der dannes sådan nogle små nålelignende strukturer af blødt lithium-metal inde i dit batteri, og det kaldes for dendritter.
[00:04:47] Og de er et kæmpe problem.
[00:04:50] Nu tænker du måske, okay, blødt lithium-metal, der laver nåle, og hvad så?
[00:04:55] Men her der kommer det bizarre.
[00:04:57] De her bløde nåle kan altså ødelægge stenhårkeramik. Det giver ingen mening, fordi de er bløde. Hvordan pokker sker det?
[00:05:06] Jo, de her dendritter opbygger et hydrostatisk indretryk, der virker næsten som en vandstråle.
[00:05:13] Og den her vandstråle kan springe sig direkte vej igennem den keramiske elektrolyt indenfor.
[00:05:20] Det fører til kortslutninger og en død celle.
[00:05:23] Forskere fra Max Planck-instituttet har fornyeligt kortlagt præcis, hvordan det sker, og det er rigtig vigtig viden og et kæmpe skridt fremad, for nu ved man, hvad det er, man skal bekæmpe.
[00:05:34] Men dendritterne er ikke den eneste mekaniske udfordring. Batteriets katode, den ene elektrode, udvider sig og trækker sig sammen med op til 8% hver gang du lader op og kører. I et batteri med flydende elektrolytstof er det ikke noget problem, fordi væsken bare tilpasser sig.
[00:05:53] Men i et fast stof mister komponenterne den fysiske kontakt med hinanden, og så degraderer batteriet hurtigere.
[00:06:01] Udfordring nummer to er grænsefladen.
[00:06:04] De mest låne faste elektrolytmaterialer er sulfidbaserede, altså svogelbaserede.
[00:06:10] De er gode til at lede ioner, men der er et kæmpe problem.
[00:06:15] Når de kommer i direkte kontakt med høj-energi-katoleledere, opstår der uønskede kemiske reaktioner præcis der, hvor materialerne mødes.
[00:06:25] Resultatet er, at den interne elektriske modstand stiger voldsomt, og med stigende modstand falder batteriets kapacitet hurtigere.
[00:06:33] Det er lidt ligesom røst på et metalrør. Jo mere røst der er i røret, jo sværere er deres forvandt for at komme igennem.
[00:06:39] Og så kommer jeg til udfordring nummer tre, som er produktion og pris.
[00:06:44] Det er måske den allerstørste forhindring. For hvordan delen skal man skalere det her op til millioner af biler?
[00:06:52] At lave et solistetbatteri i et laboratorie, det er én ting.
[00:06:56] Men at producere industrielt, det er noget helt andet.
[00:07:00] Selv den mindste mikroskopiske defekt i en celle kan ødelægge batteriet fuldstændig.
[00:07:07] Og fordi man fjerner den flydende elektrolyt, som ellers er relativt nem at håndtere, så bliver fremstillingsprocessen ekstremt kompliceret.
[00:07:16] Det estimeres, at bilindustrien vil skulle investere op mod 9,15 milliarder dollars i nyt maskineri alene, hvis de skal bygge dedikerede fabrikker til rene solid-state batterier.
[00:07:29] Det er et helt astronomisk beløb, og det er en af grundene til, at de første biler med solistetbatterier ikke kommer til at koste det samme som en Volkswagen Golf.
[00:07:39] Men der sker faktisk rigtig meget på forskningsfronten lige nu, og jeg synes, at det er den del af historien, der fortjener mere opmærksomhed. Hvis vi starter med at kigge på løsningen af dendritproblemet. Nu ved forskerne altså, hvordan dendritterne angriber keramikken via hydrostatisk tryk, og det åbner for konkrete løsninger.
[00:08:00] Man arbejder på at gøre keramikken mere sej, så den kan modstå presset.
[00:08:05] Man eksperimenterer også med beskyttende belægninger på elektroderne, og man undersøger, om man kan bygge mikroskopiske hulrum ind i selve materialet, altså små stødabsorber, der kan aflede dendritterne og forhindre revner i at sprede sig.
[00:08:22] Så skal vi også kigge lidt på løsningen for grænsefadeproblemet.
[00:08:26] Her er der sket noget virkelig interessant for nylig.
[00:08:29] Forskere har nemlig opdaget, at man ved bevidst at tilsætte ild til den sulfidbaserede elektrolyt, men så kan man omdanne den kustalstruktur inde i selve batteriet. Det lyder teknisk, men konsekvensen er altså elegant.
[00:08:44] Ilden omfordeler lithium-ionerne og skaber nye kortere ruter for dem at rejse ad inde i materialet. Det er som at bygge motorveje i stedet for landeveje.
[00:08:54] Det giver en stabil grænseflade, der ikke nedbrydes, og samtidig bevarer man ekstremt hurtig iontransport.
[00:09:02] Det er afgørende for hurtig opladning og lang levetid.
[00:09:07] Til sidst skal vi kigge på løsningen for produktionsproblemet.
[00:09:11] Det er måske den mest praktiske og vigtige nyhed her. Et institut, som kalder sig TIES, har lanceret en metode, de kalder for incito-solificering. Ideen er genial i sin enkelhed.
[00:09:25] I stedet for at man skal håndtere et fast elektrolytmateriale under selve produktionen med alle de vanskeligheder, der følger med, så hælder man i stedet en flydende elektrolyt ind i batteriet, præcis som man kender det fra lithium-ion-produktionen i dag, og så hærder den til en fast form inde i cellen bagefter.
[00:09:45] Det betyder i praksis, at eksisterende batterifabrikker kan producere næste generation af sol-estate-batterier, ved at ændre på ca. 10% af deres nuværende maskineri. Det er ikke bare et teknisk gennembrud, det her. Det kommer simpelthen til at flytte grænserne for, hvad man er i stand til lige pt. For potentielt kan det halvere den ellers astronomiske investering i de her produktionsfaciliteter. Så tænker du måske, okay Jacob, det lyder jo alt sammen meget låne.
[00:10:17] Men hvornår sker det egentlig? Det korte svar er afhængigt af, hvad du forstår ved storskala af produktion. Store spillere som Toyota, Samsung, SDI og BYD planlægger at sætte ægte solid-state batterier ind i masseproduktion allerede fra omkring år 2027-2028.
[00:10:37] Og Toyota har konkret annonceret, at de vil bruge teknologien i deres kommende Nexus-modeller.
[00:10:44] Men, og det er altså et vigtigt men, De første biler kommer ikke til at koste i nærheden af 300.000 kr. De vil primært blive reserveret til high-end luksusbiler, fordi materialerne stadig er dyre og produktionsvolumen er lav.
[00:11:01] Chefen for verdens største batteriproducent CATL sagde for nylig noget, som satte tingene i et meget voldsomt perspektiv.
[00:11:10] Han vurderer nemlig, at solistate-teknologien lige nu befinder sig på modenhedsniveau nr. 4 ud af 9. Og at egentlig kommersielt udbredt gennembrud for almindelige elbiler ikke vil finde sted før tidligst i 2030.
[00:11:25] Så tidshorisonten ser nogenlunde sådan her ud.
[00:11:29] Luxus-elbiler forventes altså at få solistate-batterier fra år 2027-2028, Men mainstreammodellerne til mere overkommelige priser, der sker det altså tidligst fra 2030.
[00:11:41] Og ifølge min vurdering, så mener jeg det er mere realistisk, at de først kommer engang i år 32 eller 35.
[00:11:48] Det er altså lang tid endnu. Men her er det vigtige perspektiv.
[00:11:53] Ligesom jorden batterier, var også fremtidsteknologi engang.
[00:11:57] Og se hvor hurtigt de kom ned i pris, når først produktionsvolumen den steg.
[00:12:02] Det samme kommer givetvis til at ske med de her solid-state batterier.
[00:12:06] Det er ikke et spørgsmål om hvis, det er et spørgsmål om hvornår.
[00:12:09] Men lad mig tage et vigtigt spørgsmål.
[00:12:12] Skal du vente på solid-state batterier, eller er det klogere at købe en elbil nu her med de nye LMFP batterier, som faktisk er ret imponerende?
[00:12:22] Og hvad er et LMFP-batteri så? Det har jeg overhovedet ikke talt om i dagens episode.
[00:12:28] Det er en teknologi, du kommer til at høre meget mere om de næste år.
[00:12:32] Og det er faktisk relevant for dit næste bilkøb.
[00:12:36] LMFP står for litium, mangan, jern og fosfat.
[00:12:40] Det er en videreudvikling af det velkendte LFP-batteri, som vi kender fra markedet i dag.
[00:12:45] Altså det samme som bruges i bl.a. Teslas billigste modeller, Xping G6 og G9, og mange flere mærkere er på vej, hvis de ikke allerede har implementeret LFP-batterierne.
[00:12:58] Men LMFP tilsætter altså mangan til ligningen, og det giver et markant løft i energitætheden i selve batteriet, ca. 15-20% mere end et standard LFP-batteri.
[00:13:13] Det sker ved at man kan operere med en højere spænding i batteriet på omkring 3,7 volt mod LFP's 3,2 volt.
[00:13:23] Og det er ikke bare teori på et whiteboard det her.
[00:13:26] BYD har allerede sat LMFP-batterierne i produktion i deres nye Blade 2,0-batteri.
[00:13:33] Det batteri sidder i den nyeste BYD Seal 08, som kan køre over 1000 km på en opladning efter den kinesiske testcyklus.
[00:13:44] Det kan også lade op fra 10-70% på bare 5 minutter med BYD's nye flashladere.
[00:13:51] CATL er altså heller ikke langt bagefter.
[00:13:54] Deres 3. generation af Xianxing-batteriet kan lades fra 10-100% på under 7 minutter.
[00:14:02] og de holder en energitæthed på 190-210 watt timer per kilo i selve pakken. Det er rigtig gode tal for et massemarkedets batteri.
[00:14:12] Og her er det afgørende punkt.
[00:14:15] LMFP-batterier beholder alle de egenskaber, som folk elsker ved LFP-batteriet.
[00:14:21] Det er sikkert, at termiske kortslutninger sker først over 500 grader, og det holder til mellem 3.000 og 10.000 opladingscykluser.
[00:14:31] så er det billigere at producere end de her nickel-baserede NMC-batterier, der sidder i rigtig mange biler i dag.
[00:14:38] Så hvad er konklusionen? Skal du vente på et solidstate-batteri, eller skal du købe en elbil med LMFP-batteri nu?
[00:14:45] Mit svar vil være, at det afhænger fuldstændig af, hvornår du skal bruge bilen. For hvis du skal have en elbil inden for en års skole i fremtiden, så er LMFP-batterier et rigtig stærkt valg lige nu.
[00:14:58] Du får bedre rækkevidde end nogensinde, du får hurtigere opladning end nogensinde, og du får et batteri, der er designet til at kunne holde de næste mange, mange, mange år. Det er en modent teknologi, som virker allerede nu, og så er den også til at betale for.
[00:15:13] Men hvis du har lyst til at prøve ny teknologi af og køber en af de første solid state biler her fra 2027 eller 2028, så skal du være forberedt på et par ting. For det første vil de koste markant mere end de biler du kender fra markedet i dag, fordi de er reserveret til premium- eller luksusbiler. For det andet er det første generations teknologi, og det betyder altså bare, at der altid er børnesygdomme.
[00:15:36] Husk for eksempel på de første elbiler med 150 km rækkevidde og ladere, der ikke virkede. Det er præcis det, jeg tænker på her. Plus, at hvis de ikke har fået styr på den her udvidelse og sammentrækning af selve materialet, så kan jeg garantere dig for, at levetiden ikke bliver specielt lang.
[00:15:53] Jeg vil mene, at det er et batteri fra entusiaster, der accepterer, at de betaler for at være de første.
[00:15:59] Så min vurdering er, at hvis du skal have den smarteste elbil til pengene før år 2030, så kig på de nye elbiler, som er lige på trapperne med det her LMFP-batteri.
[00:16:10] De kommer blandt andet PT fra BUD, og så snart fra europæiske og koreanske producenter, som licenserer teknologien. Så du kan altså ikke glippe af noget afgørende her. Vil du derimod vente til, at solid-state teknologien er mere moden og bredt tilgængelig?
[00:16:26] Så er år 2032 det mest realistiske vindue, og til den tid vil du sandsynligvis få noget, der er markant bedre end selv det bedste LMFP-batteri, som findes i biler i dag.
[00:16:40] Fuld modens solstætbatteri med 1000 km rækkevidde, 10 min. opladning, 15 års levetid er stadig fremtiden.
[00:16:49] Men det er en fremtid, vi rent faktisk allerede nu kan se konturerne af.
[00:16:55] Jeg vil dog til den tid stadig sammenholde teknologien med de fremtidige LMFP-batterier, da de også hele tiden forbedres. Hvem ved, måske overhaler de solistekteknologien indenom. Jeg håber, at du har fået en bedre fornemmelse for, hvad solistektbatterier egentlig er, og ikke mindst, hvorfor det tager så lang tid.
[00:17:15] og hvad der faktisk sker for at få det til at virke i en stor skala.
[00:17:20] Hvis du synes den her episode var god og du har lært noget af den, så del den endelig med en anden som elsker biler og fremtidens bilisme.
[00:17:28] Vi ses igen næste gang her på Bilpodcasten. Ha en knaldhammerende god dag.
[00:17:33] Tak fordi du lyttede med. Hvis ikke du vil gå glip af den næste episode, så tryk på følg eller abonner.
[00:17:40] Og fortæl endelig dine venner og bekendte om Bilpodcasten, når du hører en spændende episode.
[00:17:46] Kør forsigtigt ud og ha en knaldhammerende god dag.
