Faststoff-litiumbatterier (solid state): vad är det, och bör du vänta?

Faststoffbatterier, internationellt kallade solid state, är nästa steg i utvecklingen av litiumbatterier. Den stora skillnaden från dagens litiumbatterier är att den flytande elektrolyten har ersatts med ett fast, torrt material. Det låter som en detalj, men det förändrar egenskaperna på tre områden som är viktiga i Sverige: kapacitet i kyla, livslängd och säkerhet. Denna guide förklarar vad teknologin är, vad siffrorna säger och hur du bör tänka om du funderar på att köpa nu.

Kort sammanfattning

Faststoffbatterier är litiumbatterier där elektrolyten är fast istället för flytande. Resultatet är ett batteri som behåller nästan all kapacitet i kyla, tål dubbelt så många laddcykler som de bästa traditionella LiFePO4-batterierna och är ännu säkrare än LiFePO4, som redan är bland de säkraste batterikemierna som finns. Teknologin finns till försäljning, inte bara ett laboratorielöfte, men den kostar mer än vanligt LiFePO4. Kalkylen beror därför på din användning: ju kallare förhållanden och ju fler cykler, desto snabbare försvarar faststoff prislappen.

Vad skiljer faststoff från vanliga litiumbatterier?

Ett traditionellt litiumbatteri är uppbyggt av en katod och en anod som ligger i en flytande elektrolyt, med en separator emellan som håller de två åtskilda. Den flytande elektrolyten har god kemisk kontakt med de aktiva materialen i anoden och katoden, och det är en viktig anledning till att litiumbatterier är så effektiva. Nackdelen är stabilitet: i en vätska kan anod- och katodmaterialet med tiden flytta på sig.

I ett faststoffbatteri har vätskan ersatts med en fast elektrolyt. Då låses anod- och katodmaterialet i mycket större utsträckning på plats, eftersom ingenting kan flyta runt. Det ger ett mer stabilt batteri under hela livslängden.

Kapacitet i kyla: där faststoff verkligen utmärker sig

Blybatterier förlorar mycket kapacitet när det blir kallt. Även vid måttlig belastning har ett blybatteri ofta bara 60 procent av kapaciteten kvar vid 0 grader och 40 procent vid -20 grader, och vid hög belastning blir det ännu mindre. Även traditionella litiumbatterier med flytande elektrolyt tappar märkbar kapacitet i kylan.

Faststoffbatterier beter sig helt annorlunda. Ned mot 0 grader förlorar de nästan ingenting, och även vid -20 grader behåller de nästan 97,5 procent av kapaciteten. För en solcellsanläggning i stugan är det just detta som räknas: det är under den kalla och mörka årstiden du behöver batterikapaciteten som mest, och det är då blybatterierna presterar som sämst.

Laddning i kyla

Utladdningen påverkas alltså lite av kyla, batteriet behåller både spänning och kapacitet. Laddning är en annan sak än utladdning. Som för de flesta litiumbatterier bör du vara försiktig med att ladda vid minusgrader, och snabb laddning kräver att cellerna är tempererade. Därför levereras flera faststoffmodeller med inbyggd värmefolie som värmer upp cellerna först, så att de även kan laddas i minusgrader.

Livslängd: dubbelt så många cykler

Batteriets livslängd mäts ofta i antal utladningscykler. Tillverkarens siffror för faststoff är anmärkningsvärda: 10 000 cykler vid 80 procent utladningsdjup (DOD) och 5 000 cykler vid 100 procent DOD. Som jämförelse klarar de bästa traditionella LiFePO4-batterierna upp till 5 000 cykler vid 80 procent och upp till 2 000 cykler vid 100 procent. Det är alltså dubbelt så många cykler vid normal användning, och två och en halv gång så många vid full utladdning.

Förenklat: med dubbelt antal cykler och annars lika villkor halverar du batterikostnaden räknat över livslängden.

Säkerhet: ännu ett steg över LiFePO4

Vanliga LiFePO4-batterier är redan mycket säkra. Till skillnad från vissa andra litiumkemier, som de man hittar i en del mobiltelefoner och elbilar, räknas LiFePO4 som mycket lite brandfarligt. Du kan få värme- och rökutveckling, men inte en intensiv brand, normalt inte ens om du är så brutal att du kör en spik genom batteriet. Faststoff tar detta ett steg längre: den brännbara flytande elektrolyten har ersatts av ett fast material som inte brinner, så en redan låg brandrisk minskas ytterligare.

Faststoffelektrolyten påverkas också mindre av värme, så batteriet är mer stabilt vid höga temperaturer.

48V rack-batterier för stora system

Faststoff finns inte bara som vanliga förbrukningsbatterier till stuga, båt och husbil. För stora anläggningar finns det 48V-varianter i rack-format med värmeelement, avsedda för parallellkoppling i stora batteribanker. Dessa kan övervakas via Victron-system (Cerbo GX) och är kompatibla med flera nätanslutna växelriktare med batterilagring från ledande tillverkare. I sådana anläggningar arbetar batterierna med cykler varje dag, och det är här det dubbla antalet cykler betyder mest för ekonomin.

Bör du vänta eller köpa nu?

Faststoff i denna klass är inte framtidsmusik. Batterierna finns till försäljning, även i varianter med värmefolie anpassade för svenska förhållanden. Men de kostar mer än vanligt LiFePO4, så frågan är om egenskaperna är värda prispåslaget för just din användning. Vår bedömning:

• Faststoff är värt att överväga nu om batteriet ska användas där det är kallt på vintern och du behöver kapaciteten just då, eller om anläggningen cyklar ofta, så att det dubbla antalet cykler faktiskt hinner betala sig.
• Vanligt LiFePO4 räcker länge om batteriet står någorlunda tempererat och används mer måttligt. Då får du fortfarande en mycket säker kemi med lång livslängd, till lägre pris.
• Osäker på batterityp generellt? Börja med vår guide om att välja rätt batteri till stuga, båt och husbil, så ser du var faststoff passar in i helheten.

Snabba svar på de vanligaste litiumfrågorna hittar du i vår FAQ, bland annat vad som faktiskt skiljer AGM och litium åt, och hur du mäter hur mycket kapacitet litiumbatteriet faktiskt har kvar.

Nästa steg

Överväger du faststoff till stugan, båten eller en större anläggning? Beskriv din användning, så hjälper vi dig att räkna på om faststoff lönar sig för dig, eller om ett vanligt LiFePO4-batteri täcker behovet till lägre pris. Du hittar våra batterier under Batterier.