Chalmersforskaren: Därför dör inte hembatteriet plötsligt efter 10 år

Hinner solcellsbatteriet för 70 000 kronor löna sig innan garantin går ut efter 10 år? Batteriforskaren Aleksandar Matic reder ut hur batterier åldras och att det går långsammare än många tror.

Vad betyder det att batteriet håller 6 000 cykler? 

Varje full uppladdning och urladdning är en cykel. Cykelgarantin för hembatterier 2025 ligger i ett spann mellan 6 000 – 8 000 cykler. Det finns batterier med garanti på 3 000 cykler och ända upp till 12 000 cykler. 

Vad händer med batteriet efter 6 – 8 000 cykler?

– Litiumbatterier har en otrolig kapacitet att skyffla joner fram och tillbaka. Men under batteriets livslängd har de en gradvis försämring. De kemiska processerna i cellerna gör att resistanserna långsamt ökar.  Man brukar säga att när cykelgarantin går ut har du 80 procent av kapaciteten som du hade dag 1. Det kommer inte att vara en plötslig störtdykning i kapacitet.

Fakta Aleksandar Matic

Aleksandar Matic är professor i fysik och chef för avdelningen materialfysik vid Chalmers tekniska högskola i Göteborg. Han leder forskningen på batterier och fokus ligger på nästa generations batteriteknik. 

– Om vi ska kunna utveckla nästa generations batterier, måste vi jobba med riktiga problem och ständigt förbättra materialegenskaperna. Dagens batterier är för stora, tunga, dyra och energiinnehållet kan förbättras. Min dröm är att få fram ett miljömässigt hållbart batteri som gör det möjligt att köra 800 kilometer på en laddning. Sedan ska det gå att ladda om det på en timme. Då hade vi inte behövt några fossila bränslen. Vi är inte alls där i dag.

Källa: Chalmers

Hög och låg temperatur och väldigt snabb laddning skadar batteriets celler

– Hög temperatur sliter på batteriet. Om det är väldigt varmt accelererar de kemiska reaktionerna som ökar det inre motståndet i battericellerna.

Läs också:
Får man installera mer än 20 kWh batteri utan brandcell just nu?

Snart kommer Natriumjon-batterier
Tre miljövänliga batteritekniker

Batterier skadas också av för låg temperatur

– Att ladda när det är väldigt kallt är skadligt för batteriet. 

Kyla gör att de kemiska processerna i batteriet går långsammare och motståndet i cellerna ökar. Det gör batteriprestandan sämre i kallt väder. Men kyla kan också bidra till att batteriet åldras.  

– Också väldigt snabb upp- och urladdning sliter mycket på batteriet. 

Optimal temperatur och användning kan förlänga batteriets livslängd

– Om man jämför med ett elbilsbatteri kan man säga att om du accelerar hela tiden och kör väldigt sportigt, då kan ditt batteri räcka kortare än om du kör vårdat. I en modern elbil finns ett BMS, ett battery managment system, som ser till att laddningen inte går för snabbt och som övervakar temperaturen.

Garantin är kopplad till batteriets prestanda och C-tal

– En tillverkare kan till exempel speca att en battericell håller 5 000 cykler om den cyklas med en hastighet på 1 C och att den inte cyklar med 2 C oftare än ett visst antal gånger.

Vad är C-talet och hur påverkar det livslängden?

C-talet är ett mått på hur snabbt batteriet laddas och laddas ur, det vill säga hur stor ström du drar ur det. 1 C betyder att batteriet kan laddas ur på en timme. För vissa stödtjänster behövs snabba batterier. Ju snabbare i- eller urladdning, alltså ju högre C-tal, desto större slitage. 

”Snudd på självförsörjande mellan mars och oktober”
5 skäl till stort hembatteri: ”Kan hålla i 40 år”

Läs också:
Batteri i Norrland lönsamt efter 7 år när 60-öringen avskaffas

Hur hänger batteriets storlek ihop med hur hårt det slits?

– Har du ett större installerat energiinnehåll i ditt system kan du ta ut mer effekt utan att belasta batteriet lika hårt som om du har ett mindre batteri. 

Större delen av ett hushålls energianvändning sker när spotpriset är högt på kvällen när alla kommer hem.  

–  Om hembatteriet ska driva värmesystem, diskmaskin, tvättmaskin, spis och ladda en elbil betyder det troligen att en stor andel av både energi- och effektbehov används på kanske tre timmar och att resten lite hårdraget smetas ut över resten av dygnets 21 timmar. 

Finns det ett stup där degraderingen av batteriet går snabbare?

– Batterier är inte en enhetlig produkt. Generellt sett får man förhålla sig till att det ska hålla ett visst antal cykler som man genom försiktig användning kan förlänga. Men det finns också en kemisk degradering. Batteriet åldras genom att bara finnas till. 

Hårdare slitage när batteriets lagringskapacitet sjunker 

En annan aspekt, när kapaciteten minskar, är att batteriet kan komma att utnyttjas hårdare, alltså laddas ur med högre C-tal, för att avge samma effekt. 

– Om du började med 40 kWh och batteriet har degraderats till 20 kWh då slits det mer om du använder det för samma tillämpning som från början. 

Om effektuttaget är detsamma kommer det effektiva C-talet vara högre när kapaciteten minskar. Om lasten är 5 kW och batteriet är på 40 kWh blir C-talet 0,125 (5/40). Men om kapaciteten har sjunkit över tid till 20 kWh blir C-talet 0,25, alltså det dubbla. Ju högre C-tal desto mer slitage.