Batteriforskning i Frankrike, Tyskland och Spanien

Det sker stora satsningar på batteriforskning runt om i världen, då det enligt många är just bättre batterier som är nyckeln till ett stort genombrott för elektriska fordon. Europa har tagit några stora steg framåt mot billigare och säkrare batterier med högre prestanda. Framför allt är det i Frankrike, Spanien och Tyskland detta sker. I detta nyhetsbrev dyker vi ner i dessa länders satsningar med hjälp av intervjuer med forskare från de olika länderna. Batteriforskningen i dessa länder skiljer sig på samma sätt som ländernas matkultur. Det är i Frankrike man hittar nya mattrender på ett delikat sätt, i Tyskland blir man rejält mätt på en stor tallrik sauerkraut och i Spanien får man för en liten penning naggande goda tapas. Och i gränslandet mellan Frankrike och Spanien hittar vi ett spännande baskiskt cross-kitchen.
Frankrike
I Frankrike har man lagt ribban högt när Ministry of Higher Education and Research 2010 startade ett franskt nätverk för forskning och teknologiöverföring, Energy RS2E [ref]Research network on electrochemical energy storage. länk [/ref], med en tydlig vision att Frankrike ska vara i ledarpositionen för forskning och industrialisering av elektriska energilager. Detta ska nås genom en stark forskningsplattform där experter från olika kulturer (geografiskt så väl som vetenskapliga discipliner) samlas, för att utveckla och utbilda, och för att nå genombrott.  Man vill vara en internationell referens för forskningsfronten i världen för såväl state-of-the-art Li-jon som för post-Li-batterier.
I styrgruppen för Energy RS2E finns bland annat representanter från departement, motsvarande universitetskansler, högt uppsatta industrirepresentanter och forskningschefer vid stora forskningsinstitut.
Idag består nätverket av 15 nationella lab, nio industripartners och tre offentligt ägda företag/institut, och man arbetar med hela kedjan; från akademisk grundforskning, via prototyptillverkning vid instituten, till för-industrialisering hos industriella partners. Det är både batterier och superkondensatorer som är under lupp i nätverket, och för fordonsapplikationer så väl som för portabel elektronik och stationära energilager.
Hela nätverket koordineras av en världsledande forskare, Prof. Jean-Marie Tarascon, och till sitt förfogande har han en operativ ledning av framstående forskare som har hand om allt från nya material, teoretiska beräkningar, benchmarking, utbildning och säkerhet till tekniköverföring och IP. Ett mål, förutom att skapa världsledande forskning, är att skapa en stark patentportfölj.
Man jobbar inom fem tematiska områden: avancerade Li-jon, superkondensatorer, hållbar och miljövänlig lagring, nya koncept, och intelligenta material. De kärnkompetenser som ligger till grund är materialvetenskap/-kemi, teoretiska beräkningar och instrumentell karaktärisering.
Nätverket är forskningsdrivet och teknologiöverföring riktas mot cellprototyper, batterisäkerhet, styrning/BMS och uppskalning av produktionsprocesser.
Tyskland
Tyskland har stora mål och långsiktiga planer för miljön, elektromobilitet och för landet. Det man kraftsamlar kring är ”Qualität made in Germany”. Baserat på SWOT-analyser har man från ministernivå ner i hela näringskedjan identifierat strategiska satsningar. Industri- och produktionskunskap, batteriforskning och fordonsindustri ligger som grund för de styrkor landet identifierat. Dock har Tyskland också insett att man ligger efter vad det gäller kunskap om cellproduktion så väl som i produktionen av celler för Tysklands framtida behov, samt lagstiftning, infrastruktur och incitament för EV. I mångt och mycket jämför sig Tyskland då med Japan, Kina och Sydkorea.
Möjligheterna som identifierats i SWOT-analyserna är standardisering av celler och att cellproduktion inom landet ska skapa nya arbetstillfällen. Man förutspår att celler motsvarande 645 MWh kommer att produceras i Tyskland 2015, vilket ska jämföras med prognosen för Japan på 7620 MWh. Men man vet att det krävs stora investeringar och att kunskapsnivån måste höjas rejält. Bristen på kompetens ses som en av de största farhågorna. Därför satsas det på kompetenshöjande program parallellt med den tekniska framfarten.
Satsningarna görs via några stora forskningsprogram; framför allt LIB2015, STORM, Excellent Battery och NPE. Vidare har man sedan 2010 ett nationellt samarbetsavtal med japanska NEDO kring nästa generations batterier, post-Li, med horisonten 2030 [ref]Batterie. Bundesministerium für Bildung und Forschung. länk [/ref][ref]Fortschrittsbericht der  Nationalen Plattform Elektromobilität (Dritter Bericht).Länk (pdf)[/ref][ref]Lithium Ionen Batterie LIB2015. länk[/ref][ref]Kompetenznetzwerk Lithium-Ionen Batterien“ (KLiB). länk [/ref].
LIB 2015 är en innovationsallians för utveckling av Li-jonbatterier och mer än 65 M€ satsas fördelat på ett 60-tal projekt för att forska och utveckla batterier för både elektromobilitet och stationära tillämpningar. Inom STORM satsas 25 M€ på nya koncept och teknologier. Excellent Battery-programmet (28 M€) är inriktat mot kompetenshöjande projekt och inom NPE-programmet satsas drygt 80 M€ på produktionsforskning och -utveckling. Totalt satsade tyska staten mer än 250 M€ på batteriforskning mellan 2007 och 2011. Och planen är att spendera mer än 600 M€ 2012-2015. Dessutom tillkommer företagens insatser i dessa program.

Uppskattningsvis finns det närmare 1000 batteriforskare i Tyskland.
Spanien
Vad det gäller Spanien sker det satsningar både av regeringen och av de olika regionerna på två olika sätt: forskningsanslag eller lån. De olika regionerna står för 85%, och resten kommer från ’Madrid’. Normalt är att man satsar tre år i taget, men i och med den sviktande ekonomin har det snarare blivit från-år-till-år-budget från centralt håll. Däremot har regionerna kunnat hålla kvar en långsiktigare forskningsplan.
Det är främst i Baskien som de stora satsningarna på batteriforskning sker och av de medel som satsas går ca 85 % till grundforskning och tillämpad forskning. I Baskien har man på några få år skapat ett ledande forskningscentrum, CIC EnergiGUNE [ref]CIC Energigune. länk[/ref], med ca 70 forskare och doktorander. Toppforskare från olika delar av världen finns knutna till CIC och tolv nationaliteter finns samlade varav ca 50 % är kvinnor. Tanken är att inom tre år vara ca 120 personer. Vid de naturvetenskapliga fakulteterna i Baskien är ca 80 % kvinnliga studenter då männen har för dåliga betyg för att bli antagna. Men de är ju desto bättre på fotboll…
CIC satsar ca 80 % på batterier och 20 % på superkondensatorer. Koncepten man fokuserar på är Na-jonbatterier, litiumbatterier med metallisk litiumanod och hög-temperaturbatterier baserat på litium. Men framför allt lägger man fokus på just elektrolyter, som är kanske den mest avgörande batterikomponenten för kostnad, prestanda och säkerhet.
Tillämpad forskning är en stor del av satsningarna vid CIC och bygger upp en stor verksamhet för att tillverka prototyper och skala upp forskningsresultaten. De immateriella rättigheter som skapas är först och främst till salu till företag i regionen. Många nya företag attraheras i och med den starka ekonomiska ställningen Baskien har. Ett antal intressenter har skapat ett energikluster med långsiktiga stabila mål, dvs. målen behöver inte omformuleras radikalt om man byter styre i regionen. Det är mer av det motsatta när den politiska spelplanen ändras i Madrid.  I övriga Spanien är det främst vid institutet ICMAB-CSIC i Barcelona och vid universitetet i Cordoba som batteriforskning bedrivs och tillsammans engageras närmare 100 forskare i framför allt batterimaterialforskning.
Forskningsfrågorna har ingen tydlig hemvist inom ett specifikt departement i Spanien utan har flyttats runt mellan olika departement. Detta har lett till att det inte finns någon långsiktig plan för de satsningar som görs och forskningsanslagen har sedan 2010 sjunkigt kraftigt. För vissa projekt, där industripartners är med, har till och med forskningsanslagen omvandlats till lån som kommer att krävas tillbaka av staten vid behov. Vidare saknar Spanien ett speciellt forskningsprogram för batteriforskning utan forskningsfrågorna faller under ett antal huvudkategorier. En första utlysning på 150 M€ (varav ca 20 % är lån) är på gång inom åtta olika kategorier, varav tre-fyra passande för batteriforskning. Forskare får dock endast lämna in en enda ansökan i ett av dessa åtta områden. Dock går majoriteten av forskningsanslagen generellt till företag. För de medel som specifikt har satsats på batteriforskning har ena hälften gått till universitet och andra till institut.
I och med att det saknas en plan för batteriforskningen är det upp till varje forskare att föreslå inriktning. Till största delen är det materialforskning kring Li-jonbatterier som sker, men även satsningar på Na-jonbatterier.
Till skillnad från Frankrike och Tyskland saknar Spanien tydliga mottagare av batteriforskningen då man varken har celltillverkare eller fordonsindustri/kraftindustri. Dock är den industri som finns starkt inblandad. Till exempel utvecklas superkondensatorer för hissar, spårvagnar med kombinerade batteri- och superkondensatorsystem och för vindkraft. Stationära tillämpningar baserade på batterier börjar få ett större utrymme i debatten.