Tyske forskere arbeider for å skifte ut litium med magnesium i en helt ny generasjon batterier for elbiler. Om de lykkes, vil dette være svært viktig for tysk bilindustri, som nå er helt avhengig av de dominerende asiatiske batteriprodusentene.

Tekst: Sven Furuly, Foto: Laila Tkotz, Maral-Sanyo og VW

Forventningene er skyhøye. Ikke bare i forskermiljøene, men også hos de tyske elbil-produsentene. BMW arbeider med å sette opp en batterifabrikk i Thailand, Mercedes utvider bilfabrikken i Alabama (USA) med en helt nytt produksjonsanlegg for EV-batterier, og VW har plassert ”forecasts” til en verdi av hele 500 milliarder kroner hos kinesiske batteriprodusenter. Det tyske mediet ”Bild” publiserte en artikkel i oktober i fjor som rapporterte at Audi måtte akseptere en prisøkning på 10% for e-tron batteriene, grunnet høy etterspørsel etter EV-batterier hos kinesiske LG Chem. Dermed er ikke vanskelig å forstå at tysk industri arbeider hardt for å utvikle en alternativ batteriteknologi og bygge opp en egen konkurransedyktig produksjon i Europa. I USA har Tesla lenge hatt sin ”Gigafactory” batterifabrikk i Nevada, og dette setter Europas elektro-kjemiske industri under stort press.

Batterier ferdigstilles for senere montering i Audi e-tron, ved selskapets fabrikk i Brussel

Målet er batterier som har en høyere effekt, er sikrere og mer prisgunstige enn dagens litium-ion batterier. Forskningsmiljøer over hele verden arbeider med dette, og ikke minst i Norge er det publisert flere spennende forskningsresultater som kan bidra til konstruksjon av morgendagens batterier. Nyheten vi bringer her er basert på forskning ved det det tyske Institutt for teknologi (KIT) i Karlsruhe. Forskerne arbeider i nær kontakt med samarbeidspartnere fra andre forskningsmiljøer og industrien, og har allerede oppnådd spennende resultater. Magnesium som anode-materiale åpner for større energitetthet og fremstår sikrere enn dagens litium-ion batterier.

Artikkelen fortsetter etter annonsen

turbopower

 

Et annet viktig mål med dette forskningsarbeidet er å gjør verden mindre avhengig av litium som råstoff. Magnesium –forekomstene er globalt 3000 ganger større enn forekomstene av litium – og i tillegg er magnesium et langt lettere materiale å resirkulere og gjenbruke. Når vi vet at Volkswagen alene planlegger å produsere 50 millioner elektriske biler basert på sin ny-konstruerte modulære elektriske plattform (MEB), med en million per år fra 2025, er tilgang på batterier en kritisk faktor. Alle endringer i batteriets sammensetning som kan åpne for mer utbredte råstoffer, eller redusere behovet for råstoff-mengden i hver batteri, er uhyre viktig.

Den kompakte elbil-plattformen til VW danner grunnlaget for 50 millioner elbiler

-Magnesium er et materiale med mange lovende egenskaper, og er en av de viktigste og mest aktuelle stoffene til en ”post-litium-strategi”, forteller Professor Maximilian Fichtner, nestleder ved Helmholz-Institut-Ulm. De er en av de mange forskningsmiljøene, som sammen med universitetet i Ulm, bidrar i dette forskningsarbeidet. Sammen med de assosierte partnerne DLR (Tysk senter for luft- og romfart) og ZSW (Senter for Solenergi- og hydrogenforskning), har de grunnlagt et helt nytt forskningsinstitutt for ”forskning og utvikling av elektrokjemiske batterikonsepter”.

Magnesium i fast form – på bildet i form av spon – har svært gode elektriske egenskaper

-Et god tilgjengelighet av rimeligere magnesium-batterier kan bidra til et raskere grønt skifte på to viktige områder. For det første vil innfasing av elektrisk mobilitet gå raskere, dernest vil en mulig utbygning av desentraliserte batterier for lagring av energi fra sol- eller vindkraft i våre hjem, være mer realistisk, forteller Professor Fichter videre.

Forskere ved HIU monterer magnesiumbatterier i tette kamre fylt med Argon-gass

Utvikling av Magnesium-baserte faststoffbatterier byr på en rekke fordeler om man sammenlikner disse rent elektro-kjemisk med litium-ion batterier. Lenger levetid er bare en av flere fordeler med den nye batteriteknologien. Et eksempel er at det ikke dannes avsetninger ved magnesium-anodene. På anoden i et litium batteri danens det nålformede strukturer som kan forårsake elektrisk ustabilitet, og i verste fall kortslutninger. –I et magnesium-batteri oppstår det ikke noen tilsvarende prosess, og derfor er det mulig å bruke magnesium i fast form. Fordi man bruker materialet i form av fast metall blir lagringskapasiteten større, og dette bidrar til å kunne gi en elbil lenger rekkevidde. Det er Dr Zhirong Zhao-Karger, leder av en gruppe som arbeider med faststoff-kjemi ved HUI, som forteller dette. Mer enn 120 forskere fra hele verden arbeider med dette prosjektet ved HUI, som har fått ca 65 millioner kroner i støtte fra EU for å ta frem batterier som kan gjøre verden mindre avhengig av litium og kobolt.