Battery
Av:
Kenneth Andersen

Batterirevolutionen dröjer

Batterierna i mobiler och surfplattor har blivit bättre. Detsamma gäller för elbilarna. Batterierna blir faktiskt bättre varje år och priset sjunker. Men den stora revolutionen låter vänta på sig.

Laddaren har blivit mobilernas fasta följeslagare. Streaming, samtal, mejl, appar och en allt större och skarpare skärm gör att dagens mobilbatterier snabbt tar slut.

Det beror inte på att batterierna inte har blivit bättre, det är bara det att utvecklingen inte går särskilt snabbt. Lithium-ion-batteriets kapacitet har till exempel förbättrats med 2-3 procent varje år. Batteriet lanserade 1991 av Sony och var en revolution inom batteritekniken. I dag är lithium-ion det vanligaste batteriet i bärbar elektronik och i elbilar.

Men användarna märker inte av förbättringen eftersom de allt kraftfullare och snabbare mobilerna snabbt slukar den extra kapaciteten.
 

Lithium-ion-batteriets historia

Lithium-ion-batteriet utvecklades på 1970-talet. I början var det ett relativt dyrt batteri som användes i medicinsk utrustning och av det amerikanska försvaret. Först på 1980-talet började batteriet få den form som vi känner i dag och 1991 lanserade Sony slutligen batteriet kommersiellt. Sedan dess har batteriet utvecklats fortlöpande.
Så småningom började det att användas i de första bärbara datorerna, i mobiltelefoner och senare i surfplattorna.

2008 presenterade Tesla sin första elbil som körs på ett gigantiskt batteri, hela 53 kilowattimmar.
I dag har de flesta bilmärken en elbil. Bloomberg tror att elbilarna kommer att höja den globala efterfrågan på elektricitet med åtta procent till 2040. Det innebär att 35 procent av personbilarna kommer att vara elbilar. Det är 90 gånger så många som 2015.

Drastisk prisfall

Men om lithium-ion-batteriets kapacitet ökar långsamt så ser utvecklingen helt annan ut när vi tittar på priserna. Batterierna har nämligen blivit mycket billigare.

- Priset har sjunkit med cirka 15 procent per år de senaste åren. I dag ligger priset på cirka 300-400 dollar per kilowattimme och några elbilstilverkare har kommit ner till cirka 200 dollar per kilowattimme, säger Tejs Vegge, professor på Danmarks tekniska universitet. Det går åt en kilowattimme att ladda en iPad varje dag i en månad, eller att köra 6-8 kilometer med en Tesla S.

Siffrorna bekräftas av Bloomberg New Energy Finance. Enligt deras beräkningar rasade priset med hela 35 procent bara mellan 2014 och 2015.

Och konkurrensen har hårdnat på världsmarknaden. Det är framför allt giganterna LG Chem, Samsung SDI och Panasonic som driver på utvecklingen. Panasonic och elbilstillverkaren Tesla bygger just nu en så kallad Giga-fabrik i Nevada. Tanken är att fabriken ska göra det möjligt för Tesla att sänka sitt kilowattimmepris till cirka 100 dollar.

Men sedan går det nog inte att pressa priset mycket mer, anser Tejs Vegge. Råvarorna som används vid tillverkningen av batteriet, exempelvis kobolt, är helt enkelt för dyra.

- Priset kan inte sjunka i all oändlighet. Om man ska kunna ersätta alla bensin- och dieselbilar med elbilar så måste man minska användningen av kobolt i batterierna eftersom kobolt är en begränsad resurs. Och detsamma gäller om man ska kunna använda batterierna till att lagra el från sol och vind i elnätet.

 

Begränsad utveckling

I dag står den bärbara elektroniken för cirka två procent av vår sammanlagda elförbrukning. Om transportsektorn också ska gå på el så kommer den att stå för cirka 30 procent av förbrukningen. Det innebär att elproduktionen måste höjas med 30 procent, säger Tejs Vegge.

- Om det ska kunna ske, måste man ha något som inte är beroende av begränsade resurser som kobolt. Så det är en faktor som begränsar utvecklingen.

På Tesla arbetar man nu med att ta fram ett lithium-ion-batteri med en ny sammansättning där man bland annat använder mer aluminium och mindre kobolt. År 2020 räknar Tesla med att deras batteritillverkning är lika stor som världens samlade batteritillverkning under 2013. Det kommer att sänka priset.

- Lithium-ion kommer att förbli den ledande batteritekniken de närmaste 5-10 åren. Det som sker nu är att man ändrar batteriets kemiska sammansättning, bland annat genom att öka mängden nickel och minska mängden kobolt, men dessa ändringar höjer bara batteriets kapacitet med några få procent per år, säger Tejs Vegge.

Det behövs en ny revolution

Det betyder dock inte mycket för elbilarna som sjunker i pris. Redan nu har Opel presenterat en konkurrent till bensinbilen, Opel Ampera-e. Den kan köras i över 380 kilometer och upp till 520 kilometer på full laddning. Den billigaste modellen kostar 300 000 norska kronor.

Så lithium-ion-batteriet kommer att kunna användas i elbilar ett tag framöver. Men det måste till något nytt om elbilarna ska kunna bli allt fler utan att elproduktionen för den skull måste öka. Då kommer den befintliga lithium-ion-tekniken att bli för dyr, säger Tejs Vegge.

- Ambitionen är att kunna tillverka batterier som inte innehåller dyra metaller. Man arbetar exempelvis på nya typer av flowbatterier som är baserade på organiska material som man valt för att kunna användas till stationär lagring. Dessa batterier ska kunna användas i 10 år.

Men det kan också komma fram nya, revolutionerande batterityper. Forskarna arbetar bland annat med metall-luft-batterier. Det är lättare batterier med mycket hög kapacitet som både kan förlänga elbilarnas räckvidd och sänka priset på stationär lagring.

- Det är ett öppet batteri som ”andas”. Det använder syret i luften och skapar en kemisk reaktion i den ena elektroden. Det är en lovande teknik som emellertid fortfarande ligger cirka 10 år fram i tiden, säger Tejs Vegge.

Batteripriser 2013-2016 Källa: Bloomberg New Energy Finance
Batteripriser 2013-2016 Kilde: Bloomberg New Energy Finance

Elbilens historia:

De första elbilarna kom i slutet på 1800-talet. De drevs med blybatterier som inte var helt olika dagens bilbatterier, alltså de som sitter i bensin- och dieselbilar och ser till att bilen kan starta.

I början av 1900-talet var elbilen en succé, men den konkurrerades ut av bensinbilen. När bilmodellen Ford T började rulla av det löpande bandet 1908 blev det dödsstöten för elbilarna. Ford T var billig och bensindriften var ett jätteplus – det var lättare att köra långt och tanken kunde snabbt fyllas igen när den var tom.

Sedan skulle det alltså gå över 100 år innan elbilen började röra på sig igen. Och med Tesla har utvecklingen kommit igång på allvar.

Bloomberg tror att elbilarna kommer att höja den globala efterfrågan på elektricitet med åtta procent till 2040. Det innebär att 35 procent av personbilarna kommer att vara elbilar. Det är 90 gånger så många som 2015.