Framtidens batterier

Ny batteriteknik kan inte bara möjliggöra masstillämpning av elbilar utan den kan också vara nyckeln till ren energi. I denna exklusiva intervju tar VD Dr Doron Myersdorf upp några av frågorna kring elbilsbatterier och hur de kan lösas, energilagring och framtida utveckling

För alla som inte har hört talas om StoreDot kan du förklara vad det är du gör?

Vi utvecklar innovativa material för ultrasnabb laddning av Li-ion-batterier. Vi vill kunna fulladda fordon på fem minuter.

Amnesty Internationals generalsekreterare citerades för att säga:Varje steg i batteriets livscykel, från mineralutvinning till bortskaffande, medför mänskliga rättigheter och miljörisker. Håller du med om detta påstående?

ja! Det är därför vi har utvecklat toppmoderna laboratorier för syntes av organiska material som kan reducera till ett minimum eller till och med ersätta några av de problematiska materialen som kobolt.

Med efterfrågan bara kommer att öka vad kan göras för att se över denna energikälla?

Nya och innovativa material krävs för att förbättra batteriernas energitäthet och hållbarhet.

Batteritillverkare säger att batterier kommer att hålla i cirka tio år, men vad är utsikterna för att sedan kunna ta ut batteriet och använda det i andra applikationer?

Väldigt högt. Andra livets användning av batterier är ett växande område och stöder balansering av nätet samt buffring för snabbladdningsstationer.

Nissan x OPUS koncepthusbil använder andra livskraftiga elbilsbatterier

Och hur är det med livets slut – hur kan du ta komponentteknologierna och materialen och återanvända eller återvinna dem?

Det här är en enorm utmaning som företag först nu börjar investera i på allvar. Eftersom stordriftsfördelarna inte fanns där förrän nyligen är detta område fortfarande i början. Om mer forskning och utveckling investerades i detta skulle det finnas fler möjligheter att utvinna materialen.

För närvarande är alla de ledande batterierna – inklusive det för Nissan LEAF – baserade på litiumjonteknologi, och de flesta forskare tror att förbättringar av li-jonceller kan pressa in högst 30 procent mer energi i vikt. Det betyder att li-jonceller aldrig kommer att ge elbilar 800 kilometers räckvidd som en bensintank. Hur kan vi ändra detta? Vilka andra tekniker kan vara kommersiellt gångbara?

Ultrasnabb laddning [dvs. fem minuter] kan mildra räckviddsångesten på ett annat sätt. StoreDot föreslår att istället för att överdesigna stora batterier [dvs. för 800 km] kommer vi att ge en laddningsupplevelse för föraren som är lika snabb som att tanka, med en viss kompromiss med den totala räckvidden. Det faktum att du omedelbart kunde ladda upp din bil skulle ge dig nästan obegränsad körsträcka, så räckviddsångesten skulle försvinna helt.

Hur kan det vara positivt för industrin att skapa ett nytt batteri med platinametaller?

Denna teknik är fortfarande inte tillgänglig för elbilar. Platina och palladium kräver mycket ytterligare forskning för att frigöra potentialen hos litiumluft- och litiumsvavelbatterier för att öka deras urladdningskapacitet och cyklerbarhet. Ytterligare ett decennium av åtminstone FoU krävs för att kommersialisera sådan ny batteriteknik.

Och hur är det med solid-state-batterier?

Solid state är där man byter ut elektrolyterna i batterierna, vätskan, mot fast material som möjliggör en mycket större energitäthet vilket också är säkrare. De är också ett annat stort löfte som kräver kritisk innovation av nya material. Det är intressant för små batterier, men inte så lönsamt för elbilar under de kommande åren. Enligt min åsikt är de särskilt inte relevanta för snabbladdning, eftersom värmeutmaningarna är för allvarliga.

VW tänker helt klart annorlunda än StoreDot som har slutfört ett avtal med QuantumScape för att möjliggöra en industriell produktionsnivå av solid-state-batterier

Hur kan förbättringar av mjukvaran och hårdvaran ge längre batteritid och lagra mer energi?

Batterihanteringssystem (BMS) för elbilar blir mer sofistikerade och kan i realtid hantera cellernas hälsa samtidigt som de säkerställer optimal användning baserat på förarens körvanor och förändrade vägförhållanden och klimat.

Energitätheten för batterier kommer att behöva ökas avsevärt om elbilar ska massanpassas, men deras kostnad kommer också att behöva minska. Hur gör vi batterier billigare?

På grund av den större produktionsskalan idag är den organiska YOY-förbättringen i Li-ion 5 procent. medan kostnaden reduceras med en liknande takt. Utöver det kan nya och innovativa material som det StoreDot utvecklar fördubbla denna ekologiska andel. Så år 2030 kommer kostnaden att nå $75 per kWh. Priserna faller också stadigt ändå med utbud och efterfrågan.

Hur kan vi göra batterier säkrare?

Säkerhet är den viktigaste parametern i vår batteridesign. På StoreDot har vi introducerat keramiska separatorer samt tillsatser som är brandavskräckande i cellernas formulering och struktur. Vi genomför dussintals säkerhetstester för varje formulering och använder Data Science för att hitta de säkrare batterierna som når PPB (Part per Billion) säkerhetsnivåer och kommer att vara mycket säkrare än ett fordon med förbränningsmotor.

Hur kan du se att energilagring spelar en roll för att göra det möjligt för ekonomier att gå över till energikällor med låga koldioxidutsläpp?

Mänsklighetens problem för upp till 50 år sedan var hur man skulle generera el, när elbolagen började elda med kol och gas etc. Detta problem är nu mindre relevant då vi har alternativ till fossila bränslen. Så det stora problemet har skiftat och nu är utmaningen möjligheten att flytta runt denna energi och göra den tillgänglig för människor där och när de behöver, och hålla städerna rena från fossila bränslen. Batterier spelar en nyckelroll när det gäller att ta alternativa energikällor och leverera dem till "den sista milen".

Renault gör sitt för att stödja energiomställningen genom att återanvända batterierna från sina elfordon för stationär energilagring.

En fullständig övergång till förnybar energi kommer att kräva mer batterikapacitet än vad som för närvarande finns i världen. Världsproduktionen av litiumjonbatterier är cirka 35 gigawattimmar per år. Det kommer att öka, men även med nya elektrodmaterial är det tveksamt om batterier kan möta världens elbehov. Hur kan vi lösa detta?

Batterier kommer inte att vara den enda lösningen för att lagra energi. Det finns andra lösningar som bränsleceller, svänghjul och så vidare som gör att vi kan lagra energi. Ändå, för en personbil är den mest effektiva lösningen under de kommande decennierna li-jonbatterier; Men det kan bli framsteg inom LSD-batterier eller väteceller i framtiden. Tesla/Panasonics Giga Factory i Nevada hade 35 GwH redan 2014, så jag tror att siffran idag som du citerade är minst tre gånger så mycket som så.

När tror du att vändpunkten för elbilar kommer?

2025

Vilken framtida utveckling är du mest exalterad över?

Möjligheten att använda elbilar inte bara som ett fordon, utan också som reservkraft för hemmet, samt balansering av elnätet, så att med stöd av AI optimeras världens övergripande energilagringsproblem för fordon, hem och nätet i ett kontinuum. På så sätt kan vi spara ett globalt optimalt energiproblem i motsats till att lösa ett lokalt fordon-för-fordonproblem.

Ett samarbetsprojekt mellan Zero Carbon Futures och SR Technology Innovations undersöker möjligheten att utnyttja ström i elbilsbatterier som energilagring i en hem- eller arbetsmiljö, antingen för att ladda fordon, tillhandahålla en nödströmkälla eller mata tillbaka ström till elnätet

Så enligt din åsikt är elbilar den enda vägen framåt eftersom de inte bara löser problem med nollutsläpp utan också en massa andra problem?

Exakt, men låt oss inte glömma att stora fordon är en del av en revolution i år, och elbilar blir anslutna och autonoma. Alla dessa megatrender kommer tillsammans med elfordonsrevolutionen, och snabbladdning är i centrum för denna perfekta storm. Men dessa saker tar tid att växa för att göra hela upplevelsen snabb och bekväm.

Har du något du vill lägga till?

Bara tanken att för att verkligen få elbilar till nästa steg behöver du ny batteriteknik. Det är därför vi startade StoreDot, för att lägga forskning och utveckling på nya och förbättrade batterier.