Fandt løsning ved en fejl: Kan have knækket en af de vigtigste batterikoder
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Fandt løsning ved en fejl: Kan have knækket en af de vigtigste batterikoder

Det færdige siliciumprodukt ligner frysetørret kaffe. De små kantede korn løsnes til et fint pulver ved den mindste berøring. Illustration: Joachim Seehusen

Sammen med Dynatec har det norske Institutt for energiteknikk (IFE) udviklet en ny måde at producere silicium til solceller på.

Denne proces er nu praktisk talt færdigudviklet og kan bidrage til, at kvaliteten af silicium til solceller øges, mens prisen reduceres.

»Under forsøgene i udviklingsfasen begik vi nogle fejl, som betød, at vi kom til at lave noget helt andet, end vi forsøgte at lave,« fortæller Werner Filtvedt, som arbejder både på Dynatec og på IFE og har været en central skikkelse i udviklingsarbejdet.

Uheld blev til nyt projekt

Forskerne kunne se, at det kunne bruges til noget, og samtaler mellom Dynatec og IFE førte til, at ‘uheldet’ blev starten på et nyt projekt, som fik støtte fra Forskningsrådet, og virksomheden Cenate blev dannet – i 2015.

I dag bruger man ofte karbon, i form af grafit, i anoderne i lithium-ion-batterier. Cenate laver nu et siliciumpulver, som kan erstatte grafit, og det giver en række fordele.

I det stærkt voksende elbilmarked byder de lithium-ion-batterier, vi kender i dag, på flere udfordringer. De er meget dyre, de er store, og de er tunge. Dette resulterer i, at kun store og eksklusive biler kan udstyres med batterier, som har kapacitet nok til at tage det værste af ‘rækkeviddeangsten’.

Den største effekt ved at gå fra grafit til silicium som anodemateriale er, at Wh/liter øges. Den næststørste fordel er, at Wh/kg også øges.

»Den tredje vigtige effekt er, at vi kan producere meget homogene materialer til en lav pris og med et lavt svind,« siger Erik Sauar, nyansat CEO i Cenate.

Han var også med til at starte solenergiselskabet REC og havde rollen som CTO i 12 år - virksomheden fokuserede på industrialisering af nye siliciumbaserede processer.

Navnet Cenate står for ‘Centrifugal nanotechnology for battery materials’. Selskabet skal altså ikke selv producere batterier, men levere en vigtig råvare til batteriproducenter.

Modificeret reaktor

Den oprindelige reaktor, som blev udviklet af Dynatec, er nu modificeret indvendigt – men ingen ønsker at gå i detaljer over for Teknisk Ukeblad om, hvad der er blevet ændret.

»Mens den oprindelige reaktor kun bliver fodret med silan, kan vi anvende flere gasser, og dermed får vi flere reaktive zoner. Ved hjælp af centrifugaleffekten kan vi sørge for, at alle partiklerne vokser til en vis størrelse, før de slynges ud mod væggen. Dermed kan vi lave milliarder af nanopartikler i meget homogen størrelse. Vi kan også bygge kompositmaterialer, som består af mere end et grundstof i mere end et lag,« siger Sauar.

Ved produktion af rent silicium til solceller er temperaturen i reaktoren op mod 750 grader. Til at producere anodematerialet har forskerne sænket temperaturen noget - til ned mod 450 grader som det laveste.

Kontrolleret ekspansion

Når batteriet oplades, strømmer lithium fra katoden til anoden. Dette fører til, at partiklerne i anoden udvides. Og heri ligger en af udfordringerne for den nye batteriteknologien. Siliciummets evne til at absorbere lithium medfører at anodematerialet udvides endnu kraftigere.

»Med grafit er ekspansionen kun på 10-15 procent. Med silicium kan ekspansionen derimod komme op på både 200 og 400 procent. Det betyder, at vi har brug for en anden beskyttelse mellem anoden og elektrolytten. Samspillet mellem anode og elektrolyt er ekstremt vigtigt,« siger Martin Kirkengen, CTO i Cenate.

Han tilføjer, at de kan justere sammensætningen, så ekspansionen bliver som ønsket.

Forskning bliver business

Cenate planlægger at bygge et sted mellem to og fire reaktorer på IFE - og en reaktor kan producere i størrelsesordenen 100 ton silicium per år.

»Et sådant anlæg vil gøre det muligt at kombinere økonomisk rentabel masseproduktion med forskning. Kunderne kommer til at forvente, at vi kan øge produktionen ganske hurtigt.«

Laboratoriet på IFE er fuldt udstyret med udstyr til både produktion og test af batterier. Her studerer Martin Kirkengen, til venstre, og Erik Sauar en batch forsøgsbatterier. Testene med knapceller har været vellykkede, og næste skridt er at producere større celler til tests. Illustration: Joachim Seehusen

Derefter følger en mellemfase med produktionskapacitet på 2.000-5.000 ton. Sauar vil ikke ud med, hvor anlægget skal ligge, men siger, at de har indledt forhandlinger med en interesseret aktør.

»Det er naturligt at placere et sådant anlæg der, hvor gas allerede er tilgængelig. Når fasen med udvikling, test og pilotproduktion er overstået, bliver det nødvendigt at bygge vores eget gasanlæg. Til den tid kan det blive aktuelt at lægge produktionen i Norge,« siger Sauar.

Kirkengen kan fremvise analyser fra Bloomberg, som siger, at inden 2050 vil markedet for lithium-ion-batterier til biler passere 50 milliarder dollars.

»Vi ønsker vores del af dette marked. Og ud over kompetence og produktion af anodematerialer har vi nogle tricks oppe i ærmet - blandt andet mht. oplladning. En elbil vil kræve 2.000 ladecyklusser i løbet af sin levetid - vi har gennemført 2.500 cyklusser med vores batterier på en lidt forsigtig måde i lab-celler og arbejder nu med at løse de sidste tekniske udfordringer, så også fuldskalabatterierne kan klare 2.000 ladecyklusser,« siger Kirkengen.

Cenate har netop nu en ansøgning liggende hos Forskningsrådet om at videreudvikle reaktoren og produkterne. Indtil nu er der brugt i omegnen af 20 millioner kroner på udviklingen, 10 af dem fra selskabet selv og 10 fra Forskningsrådet.

Denne artikel blev først publiceret på tu.no.

Emner : Batterier
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Siliciummets evne til at absorbere lithium medfører at anodematerialet udvides endnu kraftigere.

»Med grafit er ekspansionen kun på 10-15 procent. Med silicium kan ekspansionen derimod komme op på både 200 og 400 procent. Det betyder, at vi har brug for en anden beskyttelse mellem anoden og elektrolytten.

Så en ide med mange "udfordringer", og i hvert tilfælde ikke en løsning der fungere sammen med solid state batterier. Hmm, jeg tror ikke det var her jeg ville satse pengene i aktier.

  • 3
  • 5

"Han tilføjer, at de kan justere sammensætningen, så ekspansionen bliver som ønsket."

Jamen så ville jeg ønske 0 ekspansion. Ekspansionen kan justeres, er det ikke spin, når det åbenbart ikke kan undgås.

  • 1
  • 6

Kommentar på de to første indlæg: Har de ikke en pointe?

Jeg ved at Tesla gør ekstremt meget ud af at styrer temperaturen i deres batterier, således at de undgår termisk ekspansion, da dette slider meget på batterierne. Så lyder op til 400% som meget og noget som helt sikkert ikke er holdbart i længden. Ja så kan de styre ekspansionen, men hvor meget effekt er der så i batteriet ved de normale 10-15% ?*

Jeg er ikke batteriekspert og det her lyder som fin forskning. Der er sikkert en masse variabler ved de nye batterier som tager for lang tid at forklarer i en sådan artikel, men det kunne være spændende hvis nogen med forstand på det, kunne kommentere.

*Ved antagelse af at batteriet har samme elasticitet som konventionelle (hvilket jo ikke er sikkert).

  • 4
  • 0

F.eks. er forskellen på Teslas 85 og 90 kWh batterier at de sidstnævnte er tilsat silicium i anoden.

Jo større siliciumandel i anoden, desto større bliver problemet med ustabilitet, d.v.s. batteriet mister kapacitet hurtigere.

Jeg er usikker på hvad det nye egentlig er, måske en billigere produktionsmetode, måske en bedre kvalitet.

  • 2
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten