Gode nyheter for elbilister

Superkondensator-batterier

University of Colorado mener de har funnet ut hvordan man kan lade elbilbatterier like fort som man fyller bensin på en fossilbil, eller fortere. Hvis det er riktig er dette nyheten alle elbilister har ventet på siden tidenes morgen.

Bildetekst: Kanskje var det den friske luften i Rocky Mountains som fikk fart på de små grå hos forskerne ved Boulder.
Foto: UOC Boulder/motparten
Tekst: Johan Olav Enerstvedt
Dato: 03.06.24

Man har lenge vært klar over at superkondensatorer kan lade fort, men de har til nå hatt for lav energitetthet, og har defor vært for store og tunge. Det banebrytende i universitetets funn er at man endelig har klart å øke energitettheten slik at superkondensatorene ikke tar for mye vekt og volum. Det blir det batterier av.

Ti ganger

Både batteriprodusenter og teknologi-journalister sperret opp øynene da forskerne 24.mai 2024 publiserte en studie i PNAS, der de viser til en modell som kan lagre ti ganger så mye energi i en superkondensator som tidligere. Det får imidlertid ikke en elektrisk bil til å klare økt rekkevidde i forhold til litiumbatterier, men det muligjør bruk av en ny type miljjøvennlige batterier som kan lade ufattelig mye raskere enn dagens litium batterier.

Har stått stille

Norge laget elektriske busser allerede på femtitallet, - og siden den gang har man hatt en nærmest evig kamp for å kunne lade hurtigere. Batteriteknologien har gått framover, men sammenlignet med mange andre teknologier, og spesielt utviklingen av datamaskiner, har batteriteknologien nærmest stått stille.

Rask lading

Hvis batterieteknologien hadde vokst i takt med datamaskinene ville elbilene kjørt en millard kilometer på èn lading og hatt et batteri på størrelse med en valnøtt. Om oppdagelsene til universitetet i Boulder er riktige snakker vi ikke milliarder av kilometer, men det vil likevel være en revolusjon for elbiler, datamaskiner og mobiltelefoner. Å lade raskere, nesten uendelig mange ganger uten miljøavtrykk, er positivt.

Paradigmeskifte

Det er liten tvil om hva som er elbilenes problem. De har et stort, tungt og tregt batteri med et alt for stort miljøavtrykk. Et lite superkondensatorbatteri som ladet bilen på et blunk nesten uten miljøavtrykk ville snudd helt opp ned på elbilbransjen. Det ville vært et paradigmeskifte og et gigantisk teknologisk fremskritt.

Gjennombrudd

University of Colorado at Boulder er så sikre i sin sak at de har laget en pressemelding der de hevder at forskerne har oppnådd et gjennombrudd når det kommer til forståelse av måten ladede ionpartikler oppfører seg. Et slikt batteri kan konkurrere med dagens litiumbatterier på vekt og volum, Forskerne hevder oppdagelsen kan bane vei for superkondensatorer som kan lade telefoner og bærbare datamaskiner på 60 sekunder og elbiler på bare ti minutter.

Kapasitet

Superkondensatorer har i årevis vært i skuddet blant forskere som vil lade elektronikk lynraskt, men inntil nå har forskerne ikke klart å finne ut hvordan man kan øke energitettheten for å yte mye bedre enn lithium-batteriene. Per i dag kan konvensjonelle batterier lagre mye mer energi per kubikk enn dagens superkondensatorer, og derfor har teknologien ikke vært praktisk gjennomførbar. Det er dette problemet forskerne nå mener de har løst.

Ikke nytt

Superkondensatorer brukes allerede i mange hybridbiler, tog og heiser for å lagre energien som skapes ved nedbremsing, og bruke den når farten skal økes igjen. Årsaken til at man ikke bruker teknologien mer er at superkondensatoren til nå har slitt med mye vekt og volum i forhold til for eksempel litium batterier.

Toppen

Fordeler

Det er enkelt å summere opp fordelene ved en superkondensator. De lader raskt, leverer fort, lader mange ganger og har lavt energitap. Dessuten kan superkondensatorer tåle over hundre tusen ladinger, mens elektrokjemiske bare tåler noe over tusen. Dessverre har superkondensatorene tradisjonelt slitt med et stort problem. Vekt og volum.

Bakdeler

Energitettheten per masse er alt for lav i forhold til kjemiske batterier. Dagens superkondensatorer i salg har bare ligget på 3-10 Wh/kg, og rundt 100 i laboratorieforsøk. Til sammenligning har batteriene i en Tesla 254 Wh/kg. Derfor har det til nå ikke vært mulig å benytte teknologien i verken biler, telefoner eller datamaskiner.

4 x rekkevidde

Hvis forskerne klarer ti gangern på laboratorieforsøk vil et superkondensatorbatteri lagre fire ganger mer enn et Teslabatteri, dersom størrelsen er den samme. Det betyr fire ganger rekkevidde. Det er her usikkerheten rundt funnene er stor. For at markedet skal være interessert må produsentene antageligvis garantere minst samme rekkevidde, men med lynrask lading og god miljøsamvittighet.

Publisert studie

Hovedforfatter Angkur Gupta, som er kjemisk og biologisk ingeniør ved universitetet, viser i en studie publisert i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences, - at det snart kan bli nye tider, der superkondensatorer overtar makten på lademarkedet. Nå venter mange spent på å se om universitetets funn kan omsettes i praktisk produksjon, eller om det er haker ved oppdagelsen som for eksempel gjør at det vil bli for dyrt.

Kirchofs lov

For de som besitter mer praktisk kunnskap enn motpartens journalist om hvordan superkondensatorer og batterier fungerer, kan vi fortelle at Gupta og kollegene hans hevder å ha forbedret Kirchoffs lov, som er det definerende prinsippet i elektrisk strømteori, som tilsier at spenningen må bevege seg i bestemte sløyfer. Nå mener de å ha funnet ut hvordan man får mer guffe på tanken.

Missing link

Gupta og teamet hans har oppdaget at ioner beveger seg annerledes gjennom porøse stoffer som enn det man ville forvente av Kirchoffs lov. Dette kan revolusjonere lagringskapasiteten til teknologien. Forskeren går så langt som å servere den utvetydige setningen."Vi fant den manglende lenken."

Medaljens bakside

Fordi nyheten kommer fra et anerkjent universitet som har publisert studien og gått ut med en pressemelding, uttrykker analytikere begrenset optimisme. Men det er likevel ofte en hake ved nye oppfinnelser. Enten er det for dyrt eller så er det andre problemer forskerne kanskje ikke legger vekt på, fordi de har andre interesser enn rent økonomiske.

Lovende forskning

Andre forskere har allerede grepet tak i nyhetene fra Boulder og tror forskningen kan brukes økonomisk lønnsomt i batteriteknologi. Det er det godt nytt for planeten jordens. Vi snakker om miljøvennlige batterier som lader lynraskt med lang levetid. Det er spennende når så seriøse aktører som et universitet hevder de har løst problemer menneskeheten har slitt med lenge.

Hovedsiden

Adm:

@motparten.no

Kundeservice
kundeeservice@

Kontakt:

Motparten.no
Elevine Heedes vei
4839 Arendal