Hvorfor anvendes litium-ion bilstartsbatterier ikke mere udbredt?

Så når vi taler om bilbatterier, lad os være klar over, at vi taler om startbatterier – de vigtige organer, der hjælper med at igangsætte og levere strøm til dine gode gamle forbrændingsmotorer. Disse er i tilføjelse til det store traktionsbatteri, som elbiler (EV) bruger til både rækkevidde og ydelse. Selvom Li-Ion-teknologi anvendes i stadig større udstrækning inden for et bredt spektrum af anvendelser, er det dog temmelig ualmindeligt i forbindelse med bilstartbatterier. Denne artikel undersøger det overordnede billede bag dette fænomen ved at analysere de teknologiske, økonomiske og logistiske faktorer, der har forhindret en almen udrulning af litium-ion-batterier på dette område.

Hvad gør startbatterier i biler?

De starterbatterier, du finder i motorkøretøjer, er designet til at levere et kortvarigt kraftstød – cirka nok til at få motoren til at køre og starte brændingen. De skal også yde optimalt uanset forholdene – iskold vinter, skarpende varme sommer og samtidig fungere i harmoni med køretøjets elektronik. Motorens start, i modsætning til EV-batterier, der er nøje optimeret til energitæthed (lange afstande), har helt andre krav: effekttæthed og levetid ved høj-effekt cyklusser. Dette punkt er betydningsfuldt, da det sætter benchmarken, som enhver konkurrerende batteriteknologi, der sigter mod disse funktioner, vil blive målt op imod. Litium-ion-teknologien er generelt moden, men støder straks ind i en række problemer, når den anvendes til disse formål, hvilket vi vil berøre i nedenstående afsnit.

Teknologiske og ydelsesmæssige begrænsninger

Lithium-ion-batteriet anvendes, og erstatter således den traditionelle bly-syre-akkumulator, har en højere energitæthed og vejer mindre. For mange anvendelser giver disse fordele dog ikke meget mening. Et andet spørgsmål er, hvordan de klarer sig ved varme og kolde temperaturer. I et koldt klima kan lithium-ion-celler være vanskelige at bruge, da de kun kan levere et begrænset antal start-ampere, hvilket ikke er nok til at starte køretøjet. Derimod er bly-syre-batterier også stærke under sådanne forhold og kan altid levere strøm, selv om det bliver koldt. Desuden kræver ovennævnte lithium-ion-batteri også komplicerede overophængningsforebyggende spændingsmonitorering og/eller enheder, der forhindrer overudladning, når det oplades af opladningsmidler i et køretøj, hvor det ikke er vant til det, for eksempel fordi nævnte køretøj kun kræver langt enklere bly-syre-detektorer. Lithium-ion-batterier skal også nøje overvåges og håndteres, ellers kan de beskadiges eller ødelægges, hvilket yderligere øger kompleksiteten og omkostningerne.

Økonomiske og sikkerhedsmæssige overvejelser

Prisen er et andet problem ved litium-ion-startbatterier. De er betydeligt dyrere at producere end bly-syre-batterier, som har haft glæde af årtiers forbedringer og stordriftsfordele. Men selv til denne pris er bly-syre-batterier kun lige netop gode nok for de fleste slutbrugere og producenter. Sikkerhed er en anden afgørende faktor. Litium-ion-batterier kan være farlige eller måske ikke sikre, hvis batteriet bliver gennemhullet, opvarmet eller kortsluttet. Det er også en af grundene til, at bly-syre-batterier, selvom de langt fra er helt sikre, alligevel er sikrere/mere stabile under krævende (automobil)anvendelser. På grund af disse faktorer er litium-ion dårligt egnet til højvolumen startbatterier set ud fra økonomiske og sikkerhedsmæssige aspekter.

Udbredelsen af bly-syre-batterier

Der er en grund til, at bly-syre-batteriet har eksisteret i over 100 år som startbatteri i bilindustrien. De er meget pålidelige og kan levere den høje strøm, der kræves for at starte en motor, uden alvorlig nedbrydning ved afladning. Desuden er teknologien moden; den har allerede etablerede produktions- og genanvendelsesprocesser, som returnerer de fleste materialer til kredsløbet, ifølge offentliggjort forskning, der peger på, at det er bæredygtigt. Dertil kommer, at bly-syre-batterier passer til eksisterende køretøjsarkitekturer og viser sig at være noget, der ikke kræver store systemændringer i f.eks. opladningsstationer eller elektrisk infrastruktur. Det er selvfølgelig også let at integrere dem i anden teknologi og anlæg sammen med deres lave omkostninger, hvilket gør dem til et oplagt valg. Kort sagt kan bilindustrien få meget lidt ud af at skifte til lithium-ion til startformål, især når den etablerede bly-syre-teknologi giver forbrugerne ro i sindet.

Fremtidsperspektiver og brancheudvikling

Det kunne i fremtiden blive en helt anden historie for startbatterier, men disse ændringer forventes at være marginale. Disse begrænsninger bliver dog mere håndterbare med fremskridt inden for litium-ion-kemier, herunder opdateringer af de forskellige varianter af litium-jernfosfat-afledninger, hvilket gør dem sikrere og/eller mere omkostningseffektive. Men teknologien vil skulle udvikle sig, og branchens praksis samt forbrugerne vil skulle tilpasse sig dette, siger branchens observatører. Efterhånden som køretøjer introducerer flere elektroniske funktioner og bevæger sig mod hybridisering, kan efterspørgslen på startbatterier udvikle sig og potentielt skabe en åbning for litium-ion. Men bly-syre-batterier vil fortsat være den ledende teknologi på kort sigt, da de har en etableret infrastruktur og tilbyder økonomiske fordele. Overgangen til nye teknologier vil blive en sammenskrift af innovation og funktionalitet.

Samlet set er li-ion bilbatterier ikke udbredt i start-stop-systemer på grund af ydelsesbegrænsninger og omkostningsmæssige konsekvenser, sikkerhedsforhold og den ekstremt stærke eksisterende base af bly-syre-teknologi. Li-ion er en lovende teknologi til andre anvendelser, men har indtil videre spillet en relativt begrænset rolle ved traditionel bilstart. Disse forudsætninger forklarer, hvorfor innovation primært udvikles i andre sektorer, mens afprøvede og testede løsninger anses for at være mest velegnede til bilindustrien.