För många människor har elbilar fortfarande ett imageproblem. Det uppstår omedelbart frågor om "sällsynta jordartsmetaller" i motorer och användningen av kobolt i batterier.

Att svaren har funnits länge och att det jobbas med lösningar i en svindlande takt förbises ofta. Vi ger därför en överblick och ger klarhet i vad de sällsynta jordartsmetallerna är, var de används och hur biltillverkare runt om i världen forskar om hållbara alternativ och innovationer.

Kapitlet i korthet

• Hur används sällsynta jordartsmetaller i bilar?
• Vad gör de globala aktörerna för att köpa råvaror mer hållbart?
• Vilka nya tekniker kommer att användas för batterier i framtiden?

Vad är sällsynta jordartsmetaller och hur används de i bilar?

Sällsynta jordartsmetaller är inte så sällsynta som namnet antyder. Det finns 17 "sällsynta jordartselement" totalt, där det sällsynta (tulium) ändå är vanligare än guld. De krävs inte heller för tillverkning av elbilsbatterier, vilket vi redan har förklarat i vår artikel. Sällsynta jordartsmetaller används dock faktiskt vid fordonstillverkning – till exempel neodym – men inte bara där.

Neodym har blivit en oumbärlig del av vår vardag. Det används för att tillverka saker som plasma-tv-apparater, hårddiskar, hörlurar och cirka 0,4 gram av det finns också i varje smartphone.

Det är ett av de viktigaste grundämnena för biltillverkarna, oavsett design, eftersom det bland annat krävs för elektroniken i rörelsesensorer. Framför allt används det i motorerna till permanentmagneterna i elbilar.

Permanentmagneter är populära i e-bilsmotorer eftersom de ökar effektiviteten i motorerna (så kallade permanentmagnet synkronmaskiner, förkortat PSM). Nackdelen med dem ligger i de större rullförlusterna och den lägre överbelastningskapaciteten, vilket leder till lägre prestanda. Ett alternativ erbjuder separat exciterade synkronmotorer (FSM), som inte innehåller permanentmagneter och är kraftfullare, men som kräver elektrisk energi för att generera magnetfältet.

Kobolt nämns ofta i samband med brytningen av de "sällsynta jordartsmetallerna", men hör inte till de sällsynta jordartsmetallerna. Det är extremt ledande och säkerställer att spänningen förblir hög vid batteriets katod, vilket ökar batteriets energitäthet samt laddningshastigheten. Men kobolt krävs också för förbränningsmotorer, både vid avsvavling av råolja i raffinaderier och vid härdning av höghållfast stål vid produktion av motor och växellåda.

Ändå är det definitivt värt att nämna här, eftersom många av fordonstillverkarnas program och utvecklingar syftar till att kunna klara sig utan att använda kobolt i framtiden.

Vad gör de globala aktörerna för att köpa råvaror mer hållbart?

De stora konsumenterna som VW, BMW och Tesla är medvetna om att ursprunget till de använda materialen blir ett allt viktigare inköpskriterium för deras kunder.

Trenden går därför mot separat exciterade synkronmotorer (FSM), vilka inte kräver sällsynta jordartsmetaller som neodym. Orsakerna till detta är både förbättringen av miljöprestandan och det faktum att Kina kontrollerar en stor del av utvinningen av neodym. För fordonsindustrin innebär att det faktum att man klarar sig utan neodym också mer självständighet vid inköp av resurser.

BMW bevisar med sin iX3-modell och VW med 4x4-ID att det redan går att klara sig helt utan sällsynta jordartsmetaller. Den japanska tillverkaren Nissan kommer också att avstå från att använda sällsynta jordartsmetaller i sin nya Ariya-modell. Och även den franska tillverkaren Renault använder separat exciterade synkronmotorer i sin storsäljare Zoe.

Vilka tekniker kommer att användas för batterier i framtiden?

Framtiden för elbilsbatterier kan knappast bli mer spännande, eftersom vidareutvecklingen och förbättringen av batterier drivs framåt i full fart. Med tanke på de stora tillverkarnas forskningsprojekt kommer diskussionerna om användningen av råvaror som kobolt snart att vara historia.

Tesla och Volkswagen meddelade redan förra året att för deras instegssegmentet (t.ex. Tesla Model 3 SR+) används endast LFP-batterier som inte innehåller någon kobolt. En kombination av nickel och mangan bör användas i de högre segmenten, vilket kan möjliggöra en mycket lång livslängd på upp till 10 000 hela cykler.

Tillverkaren BMW har en annan plan, eftersom den organiserar sina inköp helt på egen hand och bara skaffar kobolt från certifierade källor i Australien och Mexiko.

Eftersom batteriet i en elbil till stor del består av litium, kritiseras även demonteringen ofta på grund av den förment höga vattenförbrukningen. Man bör dock sätta in mängden vatten som behövs i ett sammanhang och kom ihåg att batterier i deras Second Life kan användas under lång tid och sedan helt återvinnas.

För att helt komma ifrån det litium som krävs har den kinesiska leverantören CATL (Contemporary Amperex Technology Limited) presenterat en ny typ av natriumjonbatteri. Denna ska redan vara klar för marknaden 2023 och gå i massproduktion. Fördelarna är hållbarhet, prestanda i kyla, snabbladdning, säkerhet och givetvis de lägre tillverkningskostnaderna.

Australiska forskare tar ett annat grepp och försöker skapa ett batteri med en räckvidd på 1 000 kilometer genom att använda svavel som ersättning för kobolt och mangan. Uppmuntrande är också det faktum att företag som IBM, Mercedes och Sidus arbetar tillsammans på en metod för att tillverka batterier med havsmineraler istället för tungmetaller.
Lite längre fram i framtiden ligger så kallade solid-state-batterier, som kommer att vara vida överlägsna nuvarande teknologier vad gäller räckvidd och säkerhet samt laddningshastighet. Renault, Mitsubishi, Nissan och Toyota har gått samman här och forskar intensivt om nästa stora innovation tillsammans.