Sion Power hevder å ha utviklet et litiumsvovelbatteri som gir svært høy energitetthet. (Bilde: Odd Richard Valmot/Sion Power/montasje)

BATTERITEKNOLOGI

«Nytt batteri med særlig høy energitetthet» er snart klart til produksjon

Testes neste år.

Amerikanske Sion Power melder at de har utviklet et oppladbart batteri med særlig høy energitetthet. Og det skal være klart til testproduksjon innen kort tid.

Deres såkalte Liceron-ion-celler basert på litium-svovel-kjemi har oppnådd en energitetthet på 400 wattimer per kg, og 700 wattimer per liter, melder selskapet.

Dette med en kapasitet på 20 amperetimer ved en utladingstakt på 1C. Teoretisk i alle fall, for testene de viser til er skalert opp fra 0,35 amperetimer.

400 wattimer per kilo er høy energitetthet.

Til sammenligning er batteriet i Tesla Model S P100D basert på Panasonic-celler, trolig med en energitetthet på 254 wattimer per kilo.

Bosch har på sin side tidligere hevdet å ha utviklet prototyper av litiumionebatterier med en energitetthet på 350 wattimer per kg. Disse skal være klare for markedet innen 2020.

Produserer prototyper om et år

Gode eksperimentelle resultater er i og for seg ikke uvanlig i batteriverdenen.

Det interessante med Sion Powers celler, er at de hevder at de er klare for produksjon i desember 2017. Det er da snakk om prototyper av celler i stort format.

Sion Power vurderer nå hvem de skal samarbeide med for å få stablet på beina volumproduksjon av teknologien.

Skjematisk fremstilling av Sion Powers batteriteknologi, som bruker en anode av litiummetall.
Skjematisk fremstilling av Sion Powers batteriteknologi, som bruker en anode av litiummetall. Foto: Sion Power

Teknologien er ifølge pressemeldingen utviklet spesielt med tanke på militære droner og elbiler, og skal fungere med flere batterikjemier, som litiumsvovelbatterier og litiumionebatterier. 

Litiummetallanoder

Kort sagt er teknologien basert på anoder av litiummetall, en keramisk barriere, elektrolytt med «unike formler», og spesialdesignede katoder. 

At litiummetallanoder har stort potensiale har man visst i mange år. En av ulempene har imidlertid vært at det lett dannes dendritter på anoden under lading.

Dette er krystallstrukturer som vokser, og som kan trenge igjennom separatoren i batteriet. Det forårsaker kortslutning, og potensielt brann.

Dagens litiumionebatterier har derfor anoder av karbon, som litiumioner fra elektrolytten lagres i. Det gir lavere kapasitet, men er samtidig langt tryggere.

Utviklet keramisk barriere

Det er dette Sion Power mener å ha løst i sine litium-svovel-batterier. De har utstyrt cellene med en keramisk-polymerisk komposittmembran mellom anoden og separatoren. 

Dette skal sørge for at dendritter ikke kan formes på anoden, og at cellene både kan ha høy energitetthet og tilfredsstillende sikkerhet.

Batterier med litiummetallanode og svovel-karbonkatode kan i teorien ha en energitetthet på 2735 wattimer per kg.

De hevder selv at teknologien er på vei til å nå 500 wattimer per kg og 1000 wattimer per liter, og at dette skal holde 1000 ladesykler. Dette skal angivelig være på plass innen 2018.

Det kan i tilfelle tolkes til at rekkevidden på elbiler kan økes betraktelig om få år. Selv mener de at teknologien er nøkkelen til elbiler for massemarkedet.

Ukjent pris

Når alt dette er sagt: Det Sion Power ikke sier noe om, er prisen. Om dette skal ha noe for seg i kommersielle, forbrukerrettede produkter må prisen per kilowattime være på nivå med litiumionebatterier.

Doktor i batteriteknologi og teknologisjef i Grenland Energy, Lars Ole Valøen, har tidligere sagt til Teknisk Ukeblad at han tror litiumsvovelbatterier vil være et produkt for nisjemarkedet

Når vi spør om hva han tror om Sion Powers teknologi, tror han at også dette er et produkt som passer best i nisjeprodukter.

Han syns imidlertid at resultatet ser lovende ut.

– Det er interessant at de hevder termisk stabilitet opp til 240 grader, sier Valøen.

Lovende, men ikke overbevist

Lars Ole Valøen er doktor i batteriteknologi, og teknologisjef i Grenland Energy.
Lars Ole Valøen er doktor i batteriteknologi, og teknologisjef i Grenland Energy. Foto: Grenland Energy

Et av problemene med celler med litiumsvovelbatterier har vært at celletemperaturen kan gå til værs og sette i gang thermal runaway ved smeltepunktene til svovel og litium.

Ved en ekstern temperaturpåvirkning på 240 grader, er Sion Powers angivelig fortsatt stabilt. 

Han er imidlertid ikke overbevist av syklingslevetiden. Etter 120 ladesykler er denne 80 prosent av original kapasitet. Det er ifølge Valøen relativt lite.

En annen utfordring med teknologien er pris, tror Valøen. Han mener dette fort kan bli dyrt.

– Ikke minst fordi toleransen for defekter i det keramiske materialet er null, sier han.

Grafen viser hvordan ulike litiumsvovelbatterier håndterer ekstern temperaturpåvirkning.
Grafen viser hvordan ulike litiumsvovelbatterier håndterer ekstern temperaturpåvirkning. Foto: Sion Power

Han påpeker også at testresultatene er oppgitt for celler på 350 milliamperatimer, som er omtrent en tidel av cellestørrelsen i mobiltelefoner i dag. 

En annen ukjent faktor er at de heller ikke oppgir hvor mye effekt disse cellene kan utlades eller lades med.

Hvor nært storskala kommersialisering Licerion-cellene er, er altså fortsatt usikkert.

BASF investerte

Liceron-teknologien er utviklet i samarbeid med BASF, og skal kommersialiseres i samarbeid med Airbus Defence and Space som de signerte en treårig utviklingsavtale med i 2014.

BASF investerte selv 50 millioner dollar i Sion Power i 2012. 

Sion Power signerte tidligere i år en lisensavtale med LG Chem, som lar LG Chem benytte noen av Sions patenter innen batterier, celler, separatorer og elektrolytt.

Resultatene fra den siste utviklingen av teknologien skal presenteres under ECS Electrochemical Energy Summit i Honolulu på Hawaii denne uken.

Få med deg «Nordic EV Summit 2017» den 7. februar 2017.

Kommentarer (8)

Kommentarer (8)