Ett batteri från en tillverkare som knappt någon i Sverige hört talas om ligger isärplockat på ett labbord i Aachen. Cellen innehåller ingen litium alls. Och när forskarna mätte igenom den höll den jämna steg med kommersiella litiumceller av det slag som sitter i elbilar från Tesla, på flera av de mått branschen brukar jämföra.
Tillverkaren heter Hina. Genomgången publicerades i tidskriften Cell Reports Physical Science i slutet av maj, och den är ovanligt konkret för att handla om en produkt som fortfarande räknas som tidig.
Det egentligt intressanta är inte att natriumcellen matchade. Det är två saker forskarna snubblade över på vägen: en kopparanhopning i katoden som ingen hade beställt, och ett laddningsbeteende i kyla som gör att tekniken hamnar någon annanstans än i din nästa bil.
120 celler, röntgen och en mätmetod som inte förstör
Metoden är halva poängen här. I stället för att skära upp ett par celler och gissa sig till resten körde forskarlaget impedansspektroskopi på 120 celler, alltså en elektrisk mätning som läser av cellens inre motstånd utan att man behöver öppna den. Det säger något om hur lika cellerna är varandra, vilket i praktiken är ett mått på hur bra fabriken är.
Sedan kompletterades det med röntgen och faktiska teardowns av enskilda celler. Prestandan testades i spannet −20 °C till 45 °C vid olika laddströmmar.
Resultatet på tillverkningssidan är det som borde få europeiska inköpare att sätta kaffet i halsen. Spridningen mellan celler var liten. Det är inte en labbprototyp som råkade bli bra, det är serieproduktion som håller ihop. Mätdata och genomgången finns i sin helhet i Cell Reports Physical Science.
Kopparen i katoden som ingen väntade sig
Här blir det konstigt. Analysen visade oväntat höga halter koppar i katodmaterialet, och dessutom ojämnt fördelade genom materialet.
Koppar hör inte hemma där i den mängden. Frågan som studien lämnar öppen är om det handlar om en avsiktlig dopning som tillverkaren inte pratar om, en föroreningsrest från processen, eller något som faktiskt bidrar till den goda effektprestandan. Alla tre svaren är intressanta av olika skäl.
Det obehagliga scenariot är åldring. Ojämnt fördelade metaller i en katod kan bete sig annorlunda över hundratals cykler än ett homogent material gör, och en cell som ser utmärkt ut vid leverans säger inget säkert om hur den mår efter fem år. Cykeltester över lång tid finns helt enkelt inte publicerade ännu. Att materialkemin sätter gränser långt innan ingenjörskonsten gör det känner vi igen från kemins gräns för cirkulära elbilsbatterier, där samma sak gäller åt andra hållet.
Minusgrader är fortfarande akilleshälen
Vid rumstemperatur och uppåt uppförde sig cellen bättre än väntat, särskilt vid höga urladdningsströmmar. Effektprestandan var helt enkelt starkare än man rimligen kan kräva av en tidig kommersiell natriumteknik.
Sedan kom kylan. Laddning vid låga temperaturer pekas ut som en tydlig svaghet, och det är fysik snarare än slarv: jonerna rör sig trögare, det inre motståndet stiger, och laddström som cellen sväljer i 25 grader blir en påfrestning i minusgrader.
Praktiskt betyder det att ett natriumbatteri i nordiskt klimat behöver termisk styrning, alltså värmeslingor eller förkonditionering, eller en driftstrategi som helt enkelt undviker att ladda hårt när det är kallt. Inget av det är omöjligt. Det kostar bara pengar och verkningsgrad, vilket äter en del av kostnadsfördelen.
Designen är misstänkt lik Teslas
Cellen är byggd tabless, alltså utan de traditionella svetsade kontaktflikarna, och använder dubbla aluminiumkollektorer. Det är i praktiken samma arkitekturval som Tesla gjort i sina större cylindriska celler.
Att en kinesisk natriumtillverkare landar i samma lösning som en amerikansk litiumtillverkare säger något om branschen: konstruktionsprinciperna för att få ut hög effekt ur en cylindrisk cell börjar konvergera, oavsett vilken kemi man stoppar in. Kemin är fortfarande där konkurrensen sitter. Mekaniken är på väg att bli standardiserad.
Arbetet gjordes i den tyska batteriforskningsmiljön, med finansiering från två federala ministerier, och genomfördes av forskare knutna till RWTH Aachen. Att europeiska statsmedel går till att röntga kinesiska celler är i sig en ganska talande detalj.
Elbilen är inte den marknad det handlar om
Natriumceller har lägre energitäthet än de bästa litiumcellerna, och det ändras inte av den här studien. Men energitäthet spelar väldigt olika roll beroende på var cellen hamnar.
- Stationär lagring: ett batterirum bryr sig inte om att det väger tio procent mer. Här vinner pris och råvarutillgång.
- Kortdistansfordon: lätta lastbilar i stadstrafik, truckar, tvåhjulingar. Räckvidd är sällan den begränsande faktorn.
- Nätstöd och reservkraft: cykellivslängd och kostnad per kilowattimme slår vikt varje gång.
Och så det som gör natrium strategiskt intressant snarare än bara billigt: grundämnet är vanligt, brett spritt geografiskt och inte kopplat till en handfull gruvor och raffinaderier. För Europa, där bara en bråkdel av battericellerna byggs på hemmaplan, handlar det lika mycket om vem som kan strypa leveranserna som om vad de kostar.
Det som återstår att bevisa
Tre siffror saknas fortfarande, och de avgör alltihop. Hur många cykler cellen klarar innan kapaciteten faller under användbar nivå. Hur kopparanhopningen beter sig efter tusen laddningar. Och vad cellen faktiskt kostar per kilowattimme när den produceras i volym, inte vad tillverkaren säger att den kommer att kosta.
Tills de finns publicerade bör du läsa den här typen av nyheter som ett kvalitetsbesked om kinesisk tillverkning, inte som ett besked om att litium är på väg ut. Det tyska labbet visade att Hina kan bygga jämna celler i serie. Det är en helt annan sak än att visa att cellerna håller i tio år.
Jobbar du med upphandling av stationär lagring är det här ändå värt att agera på redan nu: be leverantören om cykeldata vid faktiska drifttemperaturer, inte vid 25 grader, och fråga specifikt om laddstrategi under noll. Svaret på den frågan skiljer de seriösa aktörerna från de som bara säljer en prislapp.