Batteriracet är i full gång, och det bråkas om huruvida solid state-batterier eller litiumjonbatterier med kiselanoder är framtiden. Inte minst inom elfordon.
För nästan exakt två år sedan hade Tesla sin ”Battery Day”, där de lanserade planer på nya batterier med större cellstruktur och betydligt bättre kapacitet. 4680 är namnet på de nya cellerna, som beskriver storleken: 46 x 80 millimeter.
Med kisel, utan kobolt
Men det var inte det mest speciella med dem. Tesla ville göra de nya batterierna helt koboltfria och även proppfulla med kisel i anoden. Redan nu har Teslas batterier en liten del kisel i anoden, som annars består av grafit. Kiseln ökar kapaciteten och därmed räckvidden, och gör också laddningen snabbare.
Men kisel har sina nackdelar, nämligen att det expanderar med varje laddning, och så småningom spricker det. Därför finns det en gräns för hur mycket kisel man kan använda, innan batteriet blir skört och oberäkneligt.
Genial kompromiss?
Idag bedrivs forskning på batterier, för att öka mängden kisel i anoden, samtidigt som man förhindrar expansion. Under ”Batteridagen” lanserade Tesla ett ”enklast är bäst”-tänkesätt.
Där många andra använder sig av exotiskt, ultrarent kisel av nanotrådar med en diameter på 4–5 nanometer, eller cirka 5 000 gånger tunnare än ett genomsnittligt människohår, skulle Tesla istället använda metallurgiskt kisel, dvs. minimalt behandlat med låg renhet. Detta är mycket billigare, medan de mycket större kiselpartiklarna har utrymme att expandera i anoden, utan att battericellen sväller.
Dessutom skulle de nya Tesla-cellerna tillverkas helt utan kobolt. Vilket både är kontroversiellt eftersom det ofta utvinns genom barnarbete, och också är förknippat med brandrisk.
YouTube-kanalen Munro Live tar isär Tesla-batteriet. Foto: Skärmdump
Helt vanliga batterier
De 4680-cellerna var fortfarande i utvecklingsstadiet under Battery Day, och de har naturligtvis tagit tid att utveckla. Två år är dock en mycket kort tid i detta sammanhang, för Tesla och dess partners (inklusive Panasonic) att övervinna alla hinder på vägen.
Men i somras kom de första Model Y:erna med de nya batterierna från Texasfabriken. Visserligen en ny och billigare instegsmodell (Standard Range med fyrhjulsdrift) med kortare räckvidd! Och den var inte mycket lättare heller (bara 10 kilo), vilket fick många att spekulera i att de nya batterierna kanske inte hade speciellt mycket högre energitäthet trots allt.
Nu har flera experter, inklusive YouTube-kanalerna Munroe Live och The Limiting Factor, öppnat en 4680-cell och analyserat den. Det visar sig att batterierna trots allt inte är så banbrytande.
Kiseln har avlägsnats, inte kobolten
För det första innehåller de inte kisel. Alls. Anoden består av den vanliga grafiten som de flesta andra batterier. Batteriet har också lite kobolt i katoden, som andra batterier.
Det är lite nedslående, för att inte tala om förvånande, eftersom kinesiska BYD redan tillverkar ett koboltfritt Blade-batteri som används i deras bilar. Och Tesla använde ju redan en del kisel i sina befintliga battericeller. Detta kisel har alltså tagits bort nu.
På det hela taget är det inte mycket ovanligt med batteriet, förutom storleken på cellerna. De större cellerna borde ha gett batteriet ett försprång när det gäller energitäthet. Men intressant nog har den stora storleken krävt ett tjockare yttre skal, vilket i sin tur ätit upp det försprång dessa celler skulle ha haft.
Vanligt nu, fantastiskt om ett tag?
Vi kommer dock inte avfärda Teslas 4680-projekt ännu. Det finns mycket utrymme för förbättringar här, och utvecklingen är inte klar.
Det är vettigt att den första generationen av de nya cellerna initialt används i en ny och billigare bil med kortare räckvidd. Under tiden fortsätter utvecklingen, och i takt med att batteritekniken förbättras, och de hittar ett sätt att implementera den nya tekniken, så kommer förhoppningsvis 4680-batterierna att bli mycket bra.
Men än så länge finns det ingen större anledning att bli begeistrad.