QuantumScape visar öppen plattform för solid state-batterier

Amerikanska QuantumScape anses vara ett av företagen som ligger i framkant när det gäller utvecklingen av solid state-batterier. Alltså batterier som har en fast i stället för flytande elektrolyt, vilket är något som batteri- och bilbranschen forskat kring under lång tid. Utmaningen ligger i att lyckas med volymtillverkning av batterierna, som ska kunna ge elbilar […]

Amerikanska QuantumScape anses vara ett av företagen som ligger i framkant när det gäller utvecklingen av solid state-batterier. Alltså batterier som har en fast i stället för flytande elektrolyt, vilket är något som batteri- och bilbranschen forskat kring under lång tid. Utmaningen ligger i att lyckas med volymtillverkning av batterierna, som ska kunna ge elbilar längre räckvidd, snabbare laddning och högre säkerhet än med dagens batterier.

QuantumScape visar nu upp en plattform för solid state-batterier som de döpt till Osprey. Plattformen beskrivs som en vidareutveckling av företagets tidigare teknik, som bygger på en keramisk separator och en anodfri konstruktion med litiummetall. Nyheten är att de nu använder en fast katod med en sulfidbaserad elektrolyt, som dessutom tillverkas med en torr process.

Fördelen med sulfidbaserade elektrolyter är att de har god förmåga att leda joner. Men lång livslängd har varit en utmaning och sulfidbaserade batterier har ofta behövt arbeta under högt tryck för att säkerställa kontakten mellan de olika materialen i cellen. Saker som QuantumScape nu säger sig vara på väg att lösa.

Vid tester har battericellerna efter 1 000 laddcykler haft kvar omkring 80 procent av den ursprungliga kapaciteten. Testerna genomfördes också med ett applicerat tryck på endast en atmosfär. När det kommer till prestandan uppges tiden för att ladda från 10 till 80 procent vara fem minuter. Det resultatet uppnåddes dock vid en hög temperatur på 80 grader. Battericellen ska även kunna användas vid temperaturer ned till minus 20 grader, även om kapaciteten då sjunker.

– Branschen har investerat stora summor i sulfidbaserade batterier men fortsätter att stöta på samma grundläggande begränsningar. Som våra testresultat visar kan Osprey lösa dessa problem. Vi tror att Osprey kan frigöra den fulla potentialen hos helt solid state-batterier och vårt mål är att göra plattformen ledande inom utvecklingen av solid state-batterier, säger Siva Sivaram som är vd för QuantumScape i ett uttalande. 

En av de främsta fördelarna med solid state-batterier jämfört med dagens är möjligheten till högre energitäthet, som i sin tur innebär att det går att bygga elbilar med längre räckvidd. Enligt QuantumScape kan tekniken ge en energitäthet på upp till 1 100 Wh/liter, vilket är en hög siffra. Det handlar dock om en beräknad potential för framtida celler, inte ett uppmätt resultat från den cell som testats under 1 000 laddcykler. Som jämförelse har dagens battericeller med NMC-kemi en energitäthet på omkring 450 till 750 Wh/liter och med LFP-kemi omkring 340 till 450 Wh/liter. I båda fallen handlar det om värden på cellnivå. För ett komplett batteripack är energitätheten lägre.

Som plattform är Osprey även en öppen lösning som andra batteritillverkare kan använda för utveckling av solid state-batterier. Förutsättningen är att det sker med en sulfidbaserad fast katod. Den som vill använda plattformen kan välja QuantumScapes egenutvecklade lösning eller ta med en egen katod. Något som redan ska ha testats, uppger QuantumScape, då Osprey har använts tillsammans med katoder som utvecklats av företagets samarbetspartner inom bilindustrin. Bland annat Volkswagen har genom åren investerat stort i QuantumScape och genomfört tester med gott resultat av tidigare battericeller.

Men ännu kvarstår frågan om när volymtillverkning av solid state-batterier med teknik från QuantumScape kan bli verklighet. Än så länge handlar det om tester och tillverkning i laboratoriemiljö under kontrollerade former. Att tillverka solid state-celler i stor skala som också fungerar i batterier under verkliga förhållanden är fortsatt en utmaning som QuantumScape – och andra – arbetar med.