El-biler har stadig et imageproblem blandt mange mennesker. Der stilles straks spørgsmål om "sjældne jordarter" i motorer og brugen af ​​kobolt i batterier.

At svarene længe har været der, og at der arbejdes med løsninger i et svimlende højt tempo, bliver ofte overset. Vi giver derfor et overblik og klarhed over, hvad de sjældne jordarter er, hvor de bruges, og hvordan bilproducenter verden over forsker i bæredygtige alternativer og innovationer.

Overblik over kapitlet

• Hvordan bruges sjældne jordarter i biler?
• Hvad gør de globale aktører for at skaffe råvarer på en mere bæredygtig måde?
• Hvilke nye teknologier vil blive brugt til batterier i fremtiden?

Hvad er sjældne jordarter, og hvordan bruges de i biler?

Sjældne jordarter er ikke så sjældne, som navnet antyder. Der er i alt 17 "sjældne jordarter", og det mest sjældne, thulium, er mere almindeligt end guld. De er ikke nødvendige til produktion af el-bilbatterier, som vi allerede har forklaret i vores artikel. Men sjældne jordarter bruges faktisk til fremstilling af køretøjer – for eksempel neodym – men ikke kun inden for det.

Neodym er blevet en uundværlig del af vores hverdag. Det bruges til at fremstille ting som plasma-fjernsyn, harddiske, hovedtelefoner, og med en vægt på omkring 0,4 gram findes den også i enhver smartphone.

Det er et af de vigtigste elementer for bilproducenter, uanset designet, da det blandt andet kræves til elektronikken i bevægelsessensorer. Frem for alt bruges det i motorerne til de permanente magneter i el-biler.

Permanente magneter er populære i el-bilmotorer, fordi de øger effektiviteten i motorerne (såkaldte synkrone maskiner med permanentmagneter, forkortet PSM). Deres ulempe ligger i de større rulletab og den lavere overbelastningskapacitet, hvilket fører til lavere ydeevne. Et alternativ er tilvejebragt af flux switching motorer (FSM), som ikke indeholder permanente magneter og er kraftigere, men kræver elektrisk energi til at generere magnetfeltet.

Kobolt nævnes ofte i forbindelse med udvinding af "sjældne jordarter", men er ikke et af de sjældne jordarters grundstoffer. Den er ekstremt ledende og sikrer, at spændingen forbliver høj ved batteriets katode, og øger dermed batteriets energitæthed og opladningshastigheden. Men kobolt er også påkrævet til forbrændingsmotorer, både til afsvovling af råolie på raffinaderier og til hærdning af højstyrkestål i motor- og gearproduktion.

Ikke desto mindre er dette punkt bestemt værd at nævne alligevel, da mange programmer og udviklinger fra bilproducenter sigter mod at kunne undvære brugen af ​​kobolt i fremtiden.

Hvad gør de globale aktører for at skaffe råvarer på en mere bæredygtig måde?

Storforbrugere som VW, BMW og Tesla er klar over, at oprindelsen af ​​de anvendte materialer bliver et stadig vigtigere købskriterium for deres kunder.

Tendensen går derfor i retning af flux switching motorer (FSM), som ikke har brug for sjældne jordarter, såsom neodym. Årsagerne til dette er både forbedringen af ​​miljøbalancen og det faktum, at Kina kontrollerer en stor del af udvindingen af ​​neodym. For bilindustrien betyder det at undvære neodym også mere uafhængighed i deres indkøb af ressourcer.

At man også kan gøre det helt uden sjældne jordarter, beviser BMW med sin iX3-model og VW med 4x4-ID. Den japanske producent Nissan vil også afholde sig fra at bruge sjældne jordarter i sin nye Ariya-model. Og den franske producent Renault bruger også flux switching motorer i sin bestseller Zoe.

Hvilke teknologier vil blive brugt til batterier i fremtiden?

Fremtiden for batterier til el-biler kunne næppe være mere spændende, da videreudviklingen og forbedringen af ​​batterierne kører for fuld fart. I lyset af de store producenters forskningsprojekter vil diskussioner om brugen af ​​råmaterialer som kobolt snart være historie.

Tesla og Volkswagen annoncerede derfor sidste år, at de kun ville bruge LFP-batterier, der ikke indeholder kobolt, til deres indgangssegment (fx Tesla Model 3 SR+). I de højere segmenter vil der blive anvendt en kombination af nikkel og mangan, hvilket skulle muliggøre en meget lang levetid på op til 10.000 fulde cyklusser.

BMW har en anden plan, da de organiserer deres indkøb helt på egen hånd og kun får kobolt fra certificerede kilder i Australien og Mexico.

Da batteriet i en el-bil overvejende består af lithium, bliver afmonteringen også ofte kritiseret på grund af det angiveligt høje vandforbrug. Man bør dog sætte den nødvendige mængde vand i kontekst, idet man skal huske, at genopladelige batterier stadig kan bruges i lang tid i deres andet liv og derefter kan genbruges fuldt ud.

For helt at undgå at bruge lithium har den kinesiske leverandør CATL (Contemporary Amperex Technology Limited) præsenteret en ny type natrium-ion-batteri. Dette batteri skulle allerede være klar til markedet i 2023 og gå i masseproduktion. Fordelene ligger i bæredygtighed, ydeevne i koldt vejr, hurtig opladning, sikkerhed og selvfølgelig lavere produktionsomkostninger.

Australske forskere har en anden tilgang og forsøger at skabe et batteri med en rækkevidde på op til 1.000 kilometer ved at bruge svovl som erstatning for kobolt og mangan. Det er også opmuntrende, at virksomheder som IBM, Mercedes og Sidus arbejder sammen om en metode til at fremstille batterier ved hjælp af havmineraler i stedet for tungmetaller.
Lidt længere ude i fremtiden ligger såkaldte solid-state batterier, som vil være langt overlegne i forhold til nuværende teknologier i forhold til distance, sikkerhed samt opladningshastighed. Her er Renault, Mitsubishi, Nissan og Toyota er gået sammen og forsker intensivt i den næste store innovation.