Rimlighetsbedömning av en superkondensatornyhet

Önskelistan till tomten är ofta lång; vissa önskar sig mjuka paket och vissa vill bara ha böcker. Men mest av allt önskar nog de flesta lugn och ro, fred på jorden och billiga elbilar med lång räckvidd och kort laddtid 😉
I år verkar tomten lämnat en tidig julklapp – nyheten om att vi ska kunna ladda våra elbilar på några sekunder. Allt tack vare en ny superkondensator som kommer kunna ersätta dagens batterier. Fördelen med en kondensator gentemot ett batteri är att de kan laddas snabbt; nackdelen är den låga energitätheten. Om man får tro olika nyhetssiter har nu brittiska forskare löst gåtan – de har hittat ett material som ger 1000 till 10000 gånger högre energitäthet, och kan därmed börja konkurrera med batterierna [t.ex. 1,2]. Bolaget heter SuperCapacitor Materials Ltd. [3] och spinner från kunskapen om att tillverka gelformiga kontaktlinser.
Energin som kan lagras i en superkondensator är beroende av kapacitansen och spänningen i kvadrat. För att öka energin med en faktor 10000 behöver man antingen på cellnivå öka spänningen med 100 V eller öka kapacitansen 10000 gånger. Idag har en superkondensator vanligtvis en cellspänning på ca 2,5-3,5 V. Det finns antagligen inga celler med en cellspänning på mer 5 V och att då öka den med 100 V är helt orealistiskt. Kapacitansen är i huvudsak beroende av elektrodarean och avståndet mellan partiklarna, samt elektrolytens egenskaper.
Vi tror att nyhetssiterna missat att räkna… Vad de brittiska forskarna nu gjort är att ta fram en ny gel-elektrolyt med en kapacitans som är 100 gånger högre än för konventionella vätskeformiga elektrolyter, detta enligt SuperCapacitor Materials Ltd. Detta skulle ge 100 gånger högre energi – 300-700 Wh/kg om man räknar på de data som de presenterar på hemsidan.
Vi får inte reda på under vilka betingelser som de har 100 gånger mer kapacitans, samt med vilka batterier de jämför med. Var kommer då siffran 10000 ifrån? Det enda som framgår är att superkondensatorer med denna gel-elektrolyt skulle kunna bli 1000-10000 gånger ’more powerful than the existing battery alternative’. Det centrala är ordet ’powerful’ – vilket inte går att översätta till energitäthet…
Materialrelaterade nyheter om energilager tar ofta inte hänsyn till vad som händer när hela celler testas, så också med den här nyheten. Gel-elektrolyter är inget nytt, i alla fall inte för Li-jonbatterier. En nackdel kan vara en lägre jonledningsförmåga vid lägre temperaturer och oftast behövs en temperatur på ca 60-90 °C för att få en väl fungerande cell. Resultaten är baserade på materialnivå och det som nu återstår är att förstå samspelet elektrolyt-elektrod.
För en elbil är det antagligen mer avgörande hur själva laddningen ska gå till. För att trycka in energin i ett elbilsbatteri kräver mycket höga strömmar om det ska gå på några sekunder… Hur designas laddstationer? Hur tas spänningsvariationen hand om under laddning? Hur ska flera bilar kunna laddas på samtidigt? Hur mycket värme alstras vid laddningen? Osv… frågorna blir lätt många och svaren hamnar långt ifrån materialen som nu är nyheten.
Så summa summarum – ännu ett nystartat bolag som önskar sig riskkapital i julklapp…
[1] Superkondensator kan ladda elbilen på sekunder. Ny Teknik. länk
[2] Kontaktlinser kan leda till superladdning. GP. länk
[3] SuperCapacitor Materials