I dag er det kun få promiller af bilerne på de europæiske veje, der er elektriske. Det skyldes især, at batterierne har lang opladningstid og kort rækkevidde. På selv de hurtigste ladestationer skal man vente i halve eller hele timer på at få sin bil køreklar igen, mens en optankning med fossile brændstoffer kan klares på et øjeblik. 

Den forskel kan snart være historie. Forskere fra Aarhus Universitet skal i de kommende udvikle en helt ny type batteri til elektriske køretøjer, der kan oplades 100 procent på seks minutter og derefter køre 350 kilometer. Målet er, at batteriet opnår en levetid på mindst 20 år, og at det bliver stort set vedligeholdelsesfrit.  

“Vi vil lave et ultra effektivt batteri baseret på et innovativt systemdesign og helt ny kemi. Vores idé er at gøre det modulært og skalerbart, så det også kan bruges i lastbiler og busser. Det gør det samtidig nemt at reparere, fordi man kan nøjes med at udskifte den defekte del og ikke hele batteriet,” siger Corneliu Barbu, adjunkt ved Institut for Elektro- og Computerteknologi ved Aarhus Universitet. 

Et ekstremt innovativt design

Idéen er at designe batteriet som et tæppe af komponenter, der skal ligge under sæderne i bilen. Det skal gøre det muligt at holde en lav vægt, et højt sikkerhedsniveau og en markant mere effektiv varmestyring. 

“Vi vil digitalisere varmestyringen og gøre den intelligent. Det siger sig selv, at det kræver en enorm energioverførsel at oplade et batteri på få minutter, og derfor er det en central ingeniørmæssig udfordring i vores forskning at skabe en tilstrækkelig høj grad af sikkerhed for slutbrugeren,” siger Corneliu Barbu.  

Som en del af projektet skal forskerne også udvikle ladestationerne til det nye batteri, og de forventer at køre den første tur med batteriet monteret i universitetets eksperimentelle elbil allerede om fire år. Batteriet kan være klar til kommerciel produktion om syv år.  

Læs også: Nye kobberbatterier skal lagre solens energi

Danmark i fremtidens bilindustri

På den måde kan projektet få betydning for en fuld omstilling til en grøn transportsektor i Europa, og Danmark kan sammen med de øvrige europæiske partnere i projektet komme til at spille en vigtig rolle i den elektriske bilindustri, siger Corneliu Barbu: 

“Det er helt sikkert, at omstillingen til elbiler kommer i løbet af 2020’erne. Der er derfor i bilindustrien en meget stor konkurrence om at blive førende på batteriteknologi. Det er dot ikke noget, man kan blive alene. Vi tror, at vi har meget at byde på ved at pulje vores viden på tværs af fagligheder og europæiske universiteter. Det designforslag, vi arbejder med, er ekstremt innovativt på både materiale-, kemi- og elektroniksiden, og vi vil sende alle data fra batterierne op i skyen og bruge kunstig intelligens til at skabe optimal ydeevne og kontrol,” siger han. 

Forskerne vil bruge en avanceret digital tvilling-teknologi til at udvikle batteriet. Det skal gøre dem i stand til at undgå fejl, træffe bedre elektroniske og computerteknologiske designbeslutninger og identificere det bedste materialevalg.

“På Aarhus Universitet har vi stor ekspertise i digitale tvillinger, power electronics og batteristyringssystemer. Det giver os et markant konkurrenceforspring i udviklingskapløbet, og det er en af årsagerne til, at vi har fået ledelsen af dette store projekt,” siger Corneliu Barbu.

Læs også: Aarhus Universitet åbner center for digitale tvillinger

Bæredygtighed i hele værdikæden

Bæredygtighed er en central del af forskernes arbejde med at udvikle den næste generation af batterier. Målet er at skabe et markant lavere CO2-aftryk, end det er muligt med de batterier, vi kender fra nutidens elbiler.   

“Vi kigger på hele batteriets livscyklus fra råmaterialer til industriel produktion, distribution, drift med lang levetid og genanvendelse. Et cirkulært økonomisk perspektiv på designet er helt centralt i projektet. Det handler om at skabe et kredsløb af resurser, hvor vi har mulighed for at genanvende råstoffer eller hele batteriet i nye applikationer. Det er godt for både miljøet og slutbrugerens økonomi, fordi batteriet bliver både grønnere og billigere at fremstille,” siger Corneliu Barbu. 

Projektet varer fire år og har i alt 18 partnere fra otte lande.

MERE INFORMATION

Projektet Helios og har fået støtte fra EU’s Horizon 2020 program. 

Læs mere om Helios her

El-bilbatterier har typisk en kapacitet på 30 til 60 kwh og vejer typisk mellem 300 og 600 kilo. 

Forskernes mål er at udvikle en prototype på næste generation af batterier til elbiler med en lavere vægt (- 30 %) og volumen (- 20 %) og med en kapacitet på 350 kWh, der muliggør en fuld opladning på få minutter.

De arbejder med at udvikle et bæredygtigt systemdesign til batteriet, der blandt andet skal reducere behovet for litium og samtidig give en markant forbedret energitæthed. 

I dag er litium-ion-teknologien dominerende i battericeller til elbiler, men det er tvivlsomt om klodens litiumforekomster kan dække efterspørgslen i en fuldt elektrificeret transportsektor.  

KONTAKT

Corneliu Barbu, adjunkt, Aarhus Universitet