Englænder tre-dobler kapaciteten på lithium-ion-batterier

Lithium-ion-batterier med en tredoblet kapacitet er på vej mod serieproduktion i England.

Det rører præcis ved det ømme punkt i fremtidens elbiler, såvel som i alle bærbare computere og smartphones, ja endda også ved tanken om at oplagre energi fra vindmøller: nemlig problemet er den høje pris på batterikapacitet.

De engelske ideer går ud på at erstatte lithium-ion-batteriernes grafit-anode med en anode af silicium. Det er en gammel idé, som er forsøgt uden held adskillige gange, fordi silicium-anoder normalt ikke holder længe i den sammenhæng.

Nexeons nyeste prototyper kan opbevare 3.600 mAh per gram batteri, takket være anoden af silicium. Holdbarhedsproblemerne med anoder af silicium er løst med Nexeons patenterede fremstillingsteknik. (Foto: Nexeon) Illustration: Nexeon

Men den engelske professor Mino Green fra Imperial Colleges afdeling for Electrical Engineering fandt i 2004 ud af, at holdbarhedsproblemet i silicium-anoden kunne løses.

Det sker ved at opbygge anoden af et væv af nanotynde siliciumtråde, som overtrækkes med et tyndt lag sølv. Dermed bliver anoden solid nok til at kunne tåle materialets udvidelser og sammentrækninger under brug. Silicium udvider sig 400 procent, når lithium-ioner presses ind under opladningen.

To år efter havde universitetet det første patent, og professor Green startede firmaet Nexeon, som skulle udvikle fremstillingsprocesserne.

Skal kunne tåle salpetersyre

Metoden er ikke voldsomt anderledes end de nuværende processer ved fremstilling af lithium-ion-batterier, men de kræver blandt andet, at faciliteterne skal kunne tåle stærk salpetersyre, som skal genvindes sammen med det sølv, der kommer i overskud i processen. Det vil sige 99,8 procent af sølvet. Samtidig må produktionsmaskineriet ikke blive for dyrt.

Året efter blev der investeret knap 40 millioner kroner i firmaet, og det betød, at udviklingsafdelingen kunne flytte til større forhold.

I 2009 havde Nexeon etableret en pilotfabrik, som var i stand til at serieproducere batterier i styktal på en million. Samme år blev investeringerne øget med 80 millioner kroner, og de første serieproducerede batterier blev sendt ud til potentielle kunder.

I år er der så investeret igen. Denne gang i udviklingen af en prototype til et batteri til elektriske biler, og firmaet har nu 12 nye patentansøgninger undervejs. De første patenter er i hus.

Nexeons direktør, Scott Brown, mener, at seriefremstilling af batterier til elbiler vil være et faktum i løbet af tre-fire år. Og batterierne bliver billigere end nutidens lithium-ion-batterier med grafit-anode, lover han.

Nexeons første kommercielle batterier har en kapacitet på op til 1000 mAh/gram anode. Men Nexeons nyeste prototype gemmer op til 3600 mAh per gram anode med en anode på 2,6 gram.

Nutidens type 18650 lithium-ion-batterier har til sammenligning en kapacitet på 2600 mAh/46 gram med 10 grams grafit-anode, skriver Nexeon på sin hjemmeside.

Rettelse: I artiklens første version var det formuleret sådan, at batteriets kapacitet blev ti-doblet. Det er i stedet anodens kapacitet, der er ti-doblet. Nexeon angiver, at dette medfører cirka en tre-dobling af det færdige batteris kapacitet.

Dokumentation

Nexeons hjemmeside

sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Jeg sad lige og surfede google lidt igennem efter de her batterier. Det har været undervejs længe. Men det fantastiske i denne nyhed er at de er klar til masseproduktion, og at de endda er billigere end normale li-ion batterier. Tænk sig en el-bil efter better place konceptet.... med samme batteristørrelse vil den nu kunne køre 1600km på en opladning, eller, med halv størrelse batteri kunne køøre 800km, før end batteriet skal skiftes.... Hvis så bare der er et par batteriskiftestationer undervejs på ruten sydpå, så kan man snildt køre på ferie i syd-europa med sin el-bil. eller i mit tilfælde, køre hele vejen til England som jeg gør så tit.

  • 0
  • 0

Ja det er højere energitæthed ved lagring vi alle venter på, en ti-dobling ville gøre en kæmpe forskel, og ikke kun for elbiler

Scotty we need more power!

Jeg er dog stadig imponeret over hvor langt man er kommet og at man kan køre en hel omgang på Isle of Man med en el-kværn med en gennemsnitsfart tæt på 170kmt

http://hellforleathermagazine.com/2010/10/...

MotoCzysz Electric D1g1tal Dr1ve: plug-and-play 100 HP electric powertrain http://hellforleathermagazine.com/2010/02/...

Annonce: Nydelig ældre dame med hørebriller søger kontakt med ældre herre med nye batterier

  • 0
  • 0

Er der en venlig sjæl der vil forklare mig hvordan 10-doblingen af kapaciteten kan udledes af ovenstående tal/enhed(er)? Evt. sammenholdt med data fra Nexeons hjemmeside.

Måske Nexeon mangler penge til serieproduktion og skal komme med noget fantastisk nyt.....

/Niels

  • 0
  • 0

.......holder vand, så er det en glædelig nyhed for alle. Helt specieltvil biler og vindmøller kunne have glæde af teknologien hvis den kan betales.Så her er påstanden at batterierne bliver billigere rigtigt spændende.

  • 0
  • 0

Er der en venlig sjæl der vil forklare mig hvordan 10-doblingen af kapaciteten kan udledes af ovenstående tal/enhed(er)? Evt. sammenholdt med data fra Nexeons hjemmeside.

Måske Nexeon mangler penge til serieproduktion og skal komme med noget fantastisk nyt.....

/Niels

Ja den kan jeg heller ikke greje, kunne journalisten måske uddybe?

  • 0
  • 0

Enter: Elkøretøj med en rækkevidde på 2000 km. Exit: Eksplosionsmotor. Goddag til frisk luft, ikke ulig den man havde for hundredvis af år siden. Er det en dårlig ting?

  • 0
  • 0

Tak for det, Mikkel. På Nexeons hjemmeside er angivet at "... has been optimised for even higher capacities, i.e up to 3600 mAh/g". Jeg formoder at kapaciteten du nævner er i forhold til vægten af anoden alene og det samme for Nexeon. Derved bliver det rigtig nok 10-dobling af kapaciteten i forhold til anodevægt. Imidlertid vejer det færdige batteri med C-anode 46 g. Jeg formoder at resten af batteriet vejer det samme uanset anode så vægten af det samlede batteri vil falde til 37 g. Dvs. falde med ca. 20%. Fremskridt, bevares, ja...men 10-dobling.....tjaaaa. det er en fortolkningssag...

Er jeg kørt helt på vildspor?

/Niels

  • 0
  • 0

....... ligger alle artikler på Ing.dk sammen, som omhandler 10 og 20 doblinger af Lithium batterier, så ville selv Ironman ligne en antikvitet.

Men thumbs up for at der denne gang kom nogle tal i artiklen, bortset fra et udgangspunkt, som så Mikkel har delt med os.

  • 0
  • 0

Ja, kapaciteten er kun for elektroden, ikke for et helt batteri. Så jeg vil tro at du har ret med hensyn til kapacitetsforøgelsen for hele batteriet. De har så nok bare valgt den fortolkning som giver mest PR.

  • 0
  • 0

Hvis oplysningerne om det omtalte batteri er korrekte kan Verden meget hurtigt komme til at se anderledes ud. Biomasse til flydende brændstoffer bliver langt mindre interessant. Men der vil blive stillet meget større krav til elforsyningen. Denne vil skulle være stabil, rigelig og økonomisk overkommelig. Godt nyt for kernekraftindustrien. Men dårligt nyt for vindmøllerne, der jo hverken kan levere stabilt, rigeligt eller billigt. Brintbiler vil man selvfølgelig også kunne glemme alt om.

  • 0
  • 0

....... ligger alle artikler på Ing.dk sammen, som omhandler 10 og 20 doblinger af Lithium batterier, så ville selv Ironman ligne en antikvitet.

Men thumbs up for at der denne gang kom nogle tal i artiklen, bortset fra et udgangspunkt, som så Mikkel har delt med os.

håber ikke det er en ikke-nyhed... :-/ se i øvrigt denne, gad vide om ikke det er de samme batterier der benyttes

http://www.jogjaspeed.com/2010/10/29/audi-...

  • 0
  • 0

... Men der vil blive stillet meget større krav til elforsyningen. Denne vil skulle være stabil, rigelig og økonomisk overkommelig. Godt nyt for kernekraftindustrien. Men dårligt nyt for vindmøllerne, der jo hverken kan levere stabilt, rigeligt eller billigt....

Jo bedre og billigere ellagring, jo mindre krav til stabil elforsyning og jo større fordel for vindmøller og andre svingende energikilder.

Men en 10-dobling er der jo tilsyneladende langt fra tale om i kraft at dette nye batteri.

  • 0
  • 0

Overskrift: "Englænder tidobler kapaciteten på lithium-ion-batterier".

Der er fuldstændig forkert, journalisten må have misforstået noget helt. Det er kapaciteten pr. gram anode de har øget med næsten 1000% (10 gange). IKKE kapaciteten at Li-Ion batteri-celler. Derimod påstår Nexeon selv kun at det nye anode-materiale øger kapaciteten af Li-Ion-batteri-celler med 30-40%, lysår væk fra denne artikels misfortsåede påstand om en forøgelse på 1000%.

Kapaciteten pr. gram anode er ikke lig Li-ion batteirets kapacitet.

http://www.nexeon.co.uk/technology/benefit... Citat: "CAPACITY Allows cell capacity to be increased by 30-40% using a standard cathode Provides far higher capacity than any other battery system

Bare fordi vægten af Li-ion cellens anode gøres 10 gange mindre, betyder det heller ikke at batteriet som helhed bliver

http://www.nexeon.co.uk/technology Citat: "A commercial 2600 mAh 18650 Li-ion cell today uses around 10g of graphite anode material. Just 2.6g of Nexeon’s unique first generation structured silicon can replace graphite. Second generation material has a different morphology and has been optimised for even higher capacities, i.e up to 3600 mAh/g."

Hvis man for eksempel reducerer anodevægten i en standard 18650 Li-ion celle fra 10 gram til 1 gram, så betyder det jo ikke at 18650 cellens vægt som helhed reduceres 10 gange - langt fra.

Hver gang forskere råber op om forbedringer af anodematerialer i Li-ion-batterier, så hopper de fleste medier desværre i med begge ben og forsøger at lave deres egne misinformerede konklusioner og tror at en fordobling at anodens kapacitet = en fordobling af batteri-cellens kapacitet, hvilket er meget langt fra sandehen. Jeg havde dog forventet mere af Ingeniøren end at falde i samme fælde. Li-ion selskaberne gør heller ikke meget for at rette op på alle disse mediers misforståelser, for det skaffer noget mere omtale når medier kan berette om 10-doblinger af kapaciteten i setedet for bare en forbedring på måske 30%.

  • 0
  • 0

[quote]Er der en venlig sjæl der vil forklare mig hvordan 10-doblingen af kapaciteten kan udledes af ovenstående tal/enhed(er)? Evt. sammenholdt med data fra Nexeons hjemmeside.

Måske Nexeon mangler penge til serieproduktion og skal komme med noget fantastisk nyt.....

/Niels

Ja den kan jeg heller ikke greje, kunne journalisten måske uddybe? [/quote]

Jeg kan kun hjælpe ved at henvise til Nexeons hjemmeside, som teknisk er mere omfattende end min korte nyhedsartikel. Linket er altid til venstre for artiklen, så de mest videbegærlige læsere selv kan tjekke alle oplysninger og danne deres egen mening om nyheden. Det eneste, jeg var nødt at supplere med fra en anden hjemmeside, var vægten på et alm. 18650 lithium-ion batteri. Det var ikke nævnt på Nexeons side. Men jeg syntes, det var en nødvendig oplysning for at give læserne en hurtig mulighed for at regne efter på egen hånd.

mvh. Kent Krøyer, journalist

  • 0
  • 0

Undskyld mig, måske er det mig der ikke fatter det..

Er det ikke det ikke ligegyldigt hvor mange mAh/g et batteri kan indeholde? Hvis spændingsniveauet ikke er kendt, siger det ikke noget om hvor meget energi batteriet kan indeholde. Måske spændingsniveauet er underforstået (af mig)?

MVH

  • 0
  • 0

Undskyld mig, måske er det mig der ikke fatter det..

Spændingen er underforstået, men det er mere kompliceret end som så.

Jeg vil tro at betegnelsen er opstået fordi det giver en nem og forståelig måde til at efterprøve kapasiteten på en akkumulator på.

Hvis man i gamle dage ønskede at efterprøve om den opgivne Ah på ens bil akkumulator var korrekt, gjorde man det ved at belaste akkumulatoren med 1/10 af den opgivne capasitet i Ah i 10 timer. Ved slutningen af testen måtte spændingen ikke være faldet til under 1,6Volt pr. celle. dvs. 9,6Volt på en bilakkumulator. Dette er forholdsvist nemt hvis man kun ejer en variabel modstand og et volt/Amp meter.

Hvorfor denne oldgamle målemetode er hængt ved er og bliver uforståeligt. Et langt mere relevant mål ville være Joule over f.eks 1 og 24 timer. Således kunne et batteri til en mobiltelefon blive opgivet til f.eks. 2kJ (24h) som er en langt mere relevant enhed.

  • 0
  • 0

I forlængelse af Peter Hansens forklaring på fejlene i artiklens konklusion, vil jeg sige at artiklen burde rettes. Specielt overskriftens påstand som er direkte forkert, og nærmere burde være "Englænder tidobler kapaciteten på lithium-ion-anoder".

Denne artikel danner nu grobund for en overdreven optimisme omkring fx. elbilers batterikapacitet, og jeg har set den refereret flere steder (se fx. http://ing.dk/artikel/114699-ny-dansk-brin... og http://ing.dk/artikel/114568-dagbog-fra-el...).

Er fejl ikke til for at blive rettet?

  • 0
  • 0

En profet bliver aldrig værdsat før han er død:

"Den danske civilingeniør Johan Graae, der siden 1945 og til sin død i midten af 80'eren var ansat ved Argonne National Laboraties arbejdede i mere end 30 år med udviklingen af de bilbatterier, som netop nu er fremme. Hans projekt omfattede også udskiftningssstationer for bilbatterier langs vore motorveje, men hans ideer er i dag tyvstjålet af andre. Johan Graae, der kom ud med den sidste finske damper, der passerede København på vej til USA i april 1940, arbejdede først på Manhattan projektet, siden på portene til Space-Shuttles og efter det med batterier til biler. Hans projekt som han med stolthed viste frem under besøg i sit gamle land indeholdt også sensorstriber i motorvejene, så man kunne slippe rettet og tage sig en lur på vej til Aarhus eller München.

  • 0
  • 0

Hans projekt som han med stolthed viste frem under besøg i sit gamle land indeholdt også sensorstriber i motorvejene, så man kunne slippe rettet og tage sig en lur på vej til Aarhus eller München.

Sensorstriberne er en endnu ældre idé - fra 1937. Søg på "Futurama"og Norman Bel Geddes's bog "Magic Motorways" (1940).

Artiklen ser ud til at være blevet rettet fra 10 gange bedre, til kun 3 gange bedre.

  • 0
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten