Solid-state-batteri

	Schematisk uppbyggnad av ett solid-state-batteri
Typ	Uppladdningsbart batteri
Elektrolyt	Fast (keramisk, polymer eller sulfid)
Minuspol	Litium-metall eller annat fast ämne
Pluspol	Fast elektrodmaterial
Specifik energi	250–900 Wh/kg
Nominell spänning	2,5–4,6 V
Cykellivslängd	Upp till cirka 10 000 cykler
Självurladdning	6–8 % per månad
Driftstemperatur	−50 °C till 125 °C
Laddtemperatur	−20 °C till 105 °C
Kommersialisering	Under utveckling

Ett solid-state-batteri (svenska: fastfasbatteri eller fast tillstånds-batteri) är ett uppladdningsbart ackumulator där elektrolyten är fast istället för flytande eller gelbaserad. Jontransporten sker genom ett fast material, exempelvis en keramisk, polymer eller sulfidbaserad elektrolyt.

Solid-state-batterier betraktas som en vidareutveckling av litiumjonbatterier och förväntas kunna erbjuda högre energitäthet, förbättrad säkerhet och längre livslängd.

Uppbyggnad

Huvudkomponenterna i ett solid-state-batteri är:

Positiv elektrod (har såväl katod- som anodfunktion)
Negativ elektrod (har såväl anod- som katodfunktion)
Fast elektrolyt

Den fasta elektrolyten kan bestå av olika materialtyper:

Oxidkeramer (t.ex. litium-lanthan-zirkoniumoxid, LLZO)
Sulfidbaserade material
Fasta polymerer
Kompositmaterial

Till skillnad från konventionella litiumjonbatterier används ingen brandfarlig flytande organisk elektrolyt, vilket kan minska risken för läckage och brand.

Funktion

Vid urladdning rör sig litiumjoner från den negativa elektroden till den positiva genom den fasta elektrolyten, samtidigt som elektroner flödar genom den yttre kretsen. Vid laddning sker processen i omvänd riktning.

Den fasta elektrolyten måste uppfylla flera krav:

Hög jonledningsförmåga
Kemisk och elektrokemisk stabilitet
Mekanisk hållfasthet
Ingen (eller mycket låg) elektronledningsförmåga

En teknisk utmaning är att säkerställa låg resistans i gränssnittet mellan elektroder och fast elektrolyt.

Fördelar

Högre energitäthet

Solid-state-batterier möjliggör användning av metalliskt litium i minuselektroden. Metalliskt litium har mycket hög teoretisk kapacitet jämfört med interkalerad litium i grafit.

Förbättrad säkerhet

Avsaknaden av flyktiga organiska lösningsmedel minskar brandrisken jämfört med konventionella batterier.

Utmaningar

Trots potentiella fördelar finns flera tekniska hinder:

Hög tillverkningskostnad
Mekanisk sprödhet hos keramiska elektrolyter
Instabila gränsytor mellan elektroder och elektrolyt
Begränsad skalbar produktion

Utvecklingen är fortfarande till stor del i forsknings- och demonstrationsfas.

Användningsområden

Solid-state-batterier utvecklas främst för:

Elbilar
Bärbar elektronik
Medicinteknisk utrustning
Stationär energilagring

Flera fordons- och batteritillverkare har investerat i tekniken, men bred kommersialisering återstår.

Transport

Eftersom solid-state-batterier ofta är litiumbaserade omfattas de av transportregler för farligt gods, inklusive FN:s testreglemente UN Manual of Tests and Criteria, del III, sektion 38.3.

Se även

Referenser

↑ Zhang, Zhengcheng; Yang, Yang (2018). ”Research progress on solid-state electrolytes for lithium-ion batteries”. Energy Storage Materials 10: sid. 139–159. doi:10.1016/j.ensm.2017.09.008.
↑ Janek, Jürgen; Zeier, Wolfgang G. (2016). ”A solid future for battery development”. Nature Energy 1 (9). doi:10.1038/nenergy.2016.141.
↑ Manthiram, Arumugam (2017). ”An Outlook on Lithium Ion Battery Technology”. ACS Central Science 3 (10): sid. 1063–1069. doi:10.1021/acscentsci.7b00288.
↑ Banerjee, Abhik; Wang, Xinyu (2020). ”Interfaces and Interphases in All-Solid-State Batteries”. Chemical Reviews 120 (14): sid. 6878–6933. doi:10.1021/acs.chemrev.0c00101.
↑ Bruce, Peter G.; Freunberger, Stefan A. (2012). ”Li–O2 and Li–S batteries with high energy storage”. Nature Materials 11: sid. 19–29. doi:10.1038/nmat3191.
↑ Zheng, Fudong; Kotobuki, Masashi (2018). ”Review on solid electrolytes for all-solid-state lithium-ion batteries”. Journal of Power Sources 389: sid. 198–213. doi:10.1016/j.jpowsour.2018.04.022.
↑ Randau, Sebastian; Richter, Felix H. (2020). ”Benchmarking the performance of all-solid-state lithium batteries”. Nature Energy 5: sid. 259–270. doi:10.1038/s41560-020-0565-1.
↑ ”UN Manual of Tests and Criteria”. United Nations Economic Commission for Europe. https://unece.org/transport/dangerous-goods/rev8-files. Läst 22 februari 2026.

[1] Zhang, Zhengcheng; Yang, Yang (2018). ”Research progress on solid-state electrolytes for lithium-ion batteries”. Energy Storage Materials 10: sid. 139–159. doi:10.1016/j.ensm.2017.09.008.

[2] Janek, Jürgen; Zeier, Wolfgang G. (2016). ”A solid future for battery development”. Nature Energy 1 (9). doi:10.1038/nenergy.2016.141.

[3] Manthiram, Arumugam (2017). ”An Outlook on Lithium Ion Battery Technology”. ACS Central Science 3 (10): sid. 1063–1069. doi:10.1021/acscentsci.7b00288.

[4] Banerjee, Abhik; Wang, Xinyu (2020). ”Interfaces and Interphases in All-Solid-State Batteries”. Chemical Reviews 120 (14): sid. 6878–6933. doi:10.1021/acs.chemrev.0c00101.

[5] Bruce, Peter G.; Freunberger, Stefan A. (2012). ”Li–O2 and Li–S batteries with high energy storage”. Nature Materials 11: sid. 19–29. doi:10.1038/nmat3191.

[6] Zheng, Fudong; Kotobuki, Masashi (2018). ”Review on solid electrolytes for all-solid-state lithium-ion batteries”. Journal of Power Sources 389: sid. 198–213. doi:10.1016/j.jpowsour.2018.04.022.

[7] Randau, Sebastian; Richter, Felix H. (2020). ”Benchmarking the performance of all-solid-state lithium batteries”. Nature Energy 5: sid. 259–270. doi:10.1038/s41560-020-0565-1.

[8] ”UN Manual of Tests and Criteria”. United Nations Economic Commission for Europe. https://unece.org/transport/dangerous-goods/rev8-files. Läst 22 februari 2026.