Faststoff-litiumbatterier (solid state): hva er det, og bør du vente?

Faststoffbatterier, internasjonalt kalt solid state, er neste steg i utviklingen av litiumbatterier. Den store forskjellen fra dagens litiumbatterier er at den flytende elektrolytten er byttet ut med et fast, tørt materiale. Det høres ut som en detalj, men det endrer egenskapene på tre områder som betyr mye i Norge: kapasitet i kulde, levetid og sikkerhet. Denne guiden forklarer hva teknologien er, hva tallene sier, og hvordan du bør tenke hvis du vurderer å kjøpe nå.

Kort oppsummering

Faststoffbatterier er litiumbatterier der elektrolytten er fast i stedet for flytende. Resultatet er et batteri som beholder nesten all kapasitet i kulde, tåler dobbelt så mange ladesykluser som de beste tradisjonelle LiFePO4-batteriene, og er enda sikrere enn LiFePO4, som allerede er blant de sikreste batterikjemiene som finnes. Teknologien er i salg, ikke bare et laboratorieløfte, men den koster mer enn vanlig LiFePO4. Regnestykket avhenger derfor av bruken din: jo kaldere forhold og jo flere sykluser, desto raskere forsvarer faststoff prislappen.

Hva skiller faststoff fra vanlige litiumbatterier?

Et tradisjonelt litiumbatteri er bygget opp av en katode og en anode som ligger i en flytende elektrolytt, med en separator imellom som holder de to adskilt. Den flytende elektrolytten har god kjemisk kontakt med de aktive materialene i anoden og katoden, og det er en viktig grunn til at litiumbatterier er så effektive. Ulempen er stabilitet: i en væske kan anode- og katodematerialet over tid flytte på seg.

I et faststoffbatteri er væsken byttet ut med en fast elektrolytt. Da låses anode- og katodematerialet i langt større grad på plass, siden ingenting kan flyte rundt. Det gir et mer stabilt batteri gjennom hele levetiden.

Kapasitet i kulde: der faststoff virkelig skiller seg ut

Blybatterier mister mye kapasitet når det blir kaldt. Selv ved moderat belastning har et blybatteri gjerne bare 60 prosent av kapasiteten igjen ved 0 grader og 40 prosent ved -20 grader, og med stor belastning blir det enda mindre. Også tradisjonelle litiumbatterier med flytende elektrolytt taper merkbar kapasitet i kulden.

Faststoffbatterier oppfører seg helt annerledes. Ned mot 0 grader taper de så godt som ingenting, og selv ved -20 grader beholder de nesten 97,5 prosent av kapasiteten. For et solcelleanlegg på hytta er det nettopp dette som teller: det er i den kalde og mørke årstiden du trenger batterikapasiteten mest, og det er da blybatteriene leverer dårligst.

Lading i kulde

Utladingen påvirkes altså lite av kulde, batteriet holder både spenning og kapasitet. Lading er en annen sak enn utlading. Som for litiumbatterier flest bør du være varsom med å lade i minusgrader, og rask lading krever at cellene er tempererte. Derfor leveres flere faststoffmodeller med innebygd varmefolie som varmer opp cellene først, slik at de også kan lades i kuldegrader.

Levetid: dobbelt så mange sykluser

Batterilevetid måles gjerne i antall utladingssykluser. Produsenttallene for faststoff er oppsiktsvekkende: 10 000 sykluser ved 80 prosent utladingsdybde (DOD) og 5 000 sykluser ved 100 prosent DOD. Til sammenligning klarer de beste tradisjonelle LiFePO4-batteriene inntil 5 000 sykluser ved 80 prosent og inntil 2 000 sykluser ved 100 prosent. Det er altså dobbelt så mange sykluser ved normal bruk, og to og en halv gang så mange ved full utlading.

Satt på spissen: med dobbelt antall sykluser og ellers like betingelser halverer du batterikostnaden regnet over levetiden.

Sikkerhet: enda et hakk over LiFePO4

Vanlige LiFePO4-batterier er allerede svært sikre. I motsetning til enkelte andre litiumkjemier, som dem man finner i en del mobiltelefoner og elbiler, regnes LiFePO4 som svært lite brannfarlig. Du kan få varme- og røykutvikling, men ikke en intens brann, normalt ikke engang om du er så brutal at du kjører en spiker gjennom batteriet. Faststoff tar dette et hakk videre: den brennbare flytende elektrolytten er erstattet av et fast materiale som ikke brenner, så en allerede lav brannrisiko reduseres ytterligere.

Faststoffelektrolytten påvirkes også mindre av varme, så batteriet er mer stabilt i høye temperaturer.

48V rack-batterier for store systemer

Faststoff finnes ikke bare som vanlige forbruksbatterier til hytte, båt og bobil. For store anlegg finnes det 48V-varianter i rack-format med varmeelement, beregnet på parallellkobling i store batteribanker. Disse kan overvåkes via Victron-systemer (Cerbo GX) og er kompatible med en rekke grid-invertere med batterilagring fra ledende produsenter. I slike anlegg jobber batteriene med sykluser hver eneste dag, og det er her det doble syklustallet betyr mest for økonomien.

Bør du vente, eller kjøpe nå?

Faststoff i denne klassen er ikke fremtidsmusikk. Batteriene er i salg, også i varianter med varmefolie tilpasset norske forhold. Men de koster mer enn vanlig LiFePO4, så spørsmålet er om egenskapene er verdt prispåslaget for akkurat din bruk. Vår vurdering:

• Faststoff er verdt å vurdere nå hvis batteriet skal brukes der det er kaldt om vinteren og du trenger kapasiteten nettopp da, eller hvis anlegget sykler ofte, slik at det doble syklustallet faktisk får tid til å betale seg.
• Vanlig LiFePO4 holder lenge hvis batteriet står noenlunde temperert og brukes mer moderat. Da får du fortsatt en svært sikker kjemi med lang levetid, til lavere pris.
• Usikker på batteritype generelt? Start med guiden vår om å velge riktig batteri til hytte, båt og bobil, så ser du hvor faststoff passer inn i helheten.

Raske svar på de vanligste litiumspørsmålene finner du i FAQ-en vår, blant annet hva som faktisk skiller AGM og litium, og hvordan du måler hvor mye kapasitet litiumbatteriet faktisk har igjen.

Neste steg

Vurderer du faststoff til hytta, båten eller et større anlegg? Beskriv bruken din, så hjelper vi deg å regne på om faststoff lønner seg for deg, eller om et vanlig LiFePO4-batteri dekker behovet til lavere pris. Du finner batteriene våre under Batterier.