World Smart Energy Week 2015 samt tips om uppdrag
Skribent (gästinlägg)
2015-03-11
Idag får ni Johan Scheers bevakning av World Smart Energy Week i Tokyo, som innehåller flera stora mässor om energi.
Ni får också tips om ett uppdrag.
Den internationella arbetsgruppen IEA Hybrid and electric vehicle söker en ny sekreterare
Ni kan läsa mer om uppdraget här (pdf).
Om ni har frågor kan ni diskutera dem med
Peter Kasche
Teknikavdelningen
Energimyndigheten
Tel. +46(0)16 544 20 91
Om ni har frågor kan ni diskutera dem med
Peter Kasche
Teknikavdelningen
Energimyndigheten
Tel. +46(0)16 544 20 91
World Smart Energy Week 2015
skrivet av Johan Scheers (Chalmers)
I slutet av februari varje år står Tokyo värd för en serie mässor som tillsammans utgör World Smart Energy Week (WSEW) [1]. Det här är tredje året jag besöker WSEW som i år består av nio individuella mässor med ~1600 utställare.
Ny för i år är ”Energy market liberalisation expo” där bl.a. IBM och Bloomberg new energy finance fanns representerade. I övrigt är formatet, storleken och den allmänna mässkänslan densamma som tidigare år. Utförligare bakgrund och allmänna intryck finns beskrivna i tidigare reportage (mässorna 2014, mässorna 2013) .
I år fokuserar jag på batterimässan och skillnader jag uppmärksammat i förhållande till tidigare besök och tittar lite närmare på batterinyheter och status för kommersiella elektrolyter, främst för litiumjonbatterier.
Batterier för katastrof och vardag
Katastrofberedskap är viktigt i dagens Japan. Ett primärt magnesiumluftbatteri ”MgBox” för katastrofsituationer är en spännande ny produkt från Furukawa battery. Batteriet består av en fyrkantig papplåda (233x226x226 mm, 1.6 kg) med flera seriekopplade celler som aktiveras med 2 liter söt- eller saltvatten (à 3.6 kg). I batteriet reduceras Mg till Mg(OH)2i närvaro av luft och vatten [Mg2++ H2O + ½O2à Mg(OH)2]. Cellspänningen är 5V, maximalt energiuttag 300 Wh och strömstyrka 1.2A. Batteriet har två USB-portar, kan användas upp till 5 dagar och har en kapacitet som räcker till laddning av ~30 smartphones. MgBox marknadsförs som världens första Mg-luftbatteri i pappfodral och som ett tyst och miljövänligt alternativ. Priset är 22000 JPY (~1600 kr). Boxen finns också i en större version om 57V.
Små och flexibla tunnfilmsbatterier för en ny generation smarta kreditkort, klockor och aktivitetsarmband är ett annat framträdande inslag på årets mässgolv. Ett exempel är det 0.38 mm tunna LCB (Lithium Ceramic Battery) från Taiwanesiska ProLogium som är riktat mot s.k. ”Wearable electronics”. Enligt företaget är det världens första fritt böjbara litiumbatteri.
För lite mer energikrävande tillämpningar har ProLogium också skapat en ~2 mm tunn pouch-type LCB (PLCB) med parallellkopplade celler. Specifikationerna är 3.75 V, 1220 mAh och 310 Wh/L. Med PLCB försvinner flexibiliteten, men det tunna batteriet är tänkt för andra tillämpningar och finns sedan 2013 integrerade i smarta mobilskal som erbjuder en extra energikälla utöver det batteri som redan finns i din smartphone. I samband med mässan lanserar man även en ny batteriversion med litiummetall som anod som har en kraftigt ökad energidensitet om 700-800 Wh/L (240-280 Wh/kg). Med den hoppas man erbjuda en alternativ primär energikänsla för smartphones.
På elektrolytfronten inte mycket nytt
Elektrolytbranschen är en konservativ industri – för litiumjonbatterier dominerar LiPF6som salt och karbonater som lösningsmedel fullständigt. Förändringar introduceras försiktigt och kommer endast i fråga genom användande av tillsatsämnen (max 10%, normalt ≤ 5%) och här är det fluorkemi för hela slanten.
Solvay marknadsförde samma elektrolyter som jag rapporterade om förra året: LiTFSI som salttillsats (1%) i karbonater. Varför inte högre koncentrationer? Enligt Solvay är LiPF6starkt prispressad i Kina och betydligt billigare, ~20 USD/kg, i förhållande till LiTFSI (7x så dyrt).
Fluorerade lösningsmedel framställs billigare än alternativa salter genom att reagera EC (C3H4O3) med F2. Solvay erbjuder alternativ med en (F1EC) till tre (F3EC) fluor substituerade för väte. Elektrolyter med dessa tillsatser i koncentrationer ≤ 5% är tänkta som säkrare alternativ för effektoptimerade batterier med högre cellspänning.
Solvay presenterar också en serie nya hemliga tillsatsämnen ”Fluower Solvay Additives” SA015, SA019 och SA021 som i låga koncentrationer (≤1%) ger förbättrad prestanda för celler (LiCoO2/Grafit) med 1.0M LiPF6i EC/DMC 1/2. Bättre prestanda betyder här några procent bättre bevarad kapacitet över 300-600 cykler.
Kinesiska Guangzhou Tinci Materials Technology var 2013 en nykomling på den internationella elektrolytmarknaden. Man producerade då 1000 ton LiPF6och 3200 ton elektrolyt. 2015 förväntar man sig att producera 2000 ton LiPF6och > 10000 ton elektrolyt och kommer också utöka sitt saltsortiment med LiBF4(300 ton), LiTFSI (50 ton) och LiFSI (50 ton). I deras produktkatalog får man en detaljerad översikt över bl.a. tillämpningsområden, celltyper, elektroder, arbetstemperaturer som rekommenderas för var och en av de 36 elektrolytkompositioner som företaget marknadsför. Detaljerad komposition meddelas inte, men lösningsmedelskombination, densitet och konduktivitetsdata.
Den japanska salttillverkaren Morita är ytterligare ett företag som erbjuder LiTFSI. Liksom Tinci och Solvay är deras produktion förlagd till Kina. Till skillnad från övriga företag erbjuder man TFSI-baserade salter med flera olika motjoner (Na, K, Rb, Cs och Mg) och satsar därmed även på framtida marknader, framförallt Natrium- och Magnesiumbatterier.
BASF som är en stor fisk i elektrolytdammen valde att endast marknadsföra sina strategier för elektrolytdesign och speciellt koncept för tillsattsämnen; utveckling av s.k. ”flame retardants” för förbättrad batterisäkerhet, tillsatser för ökad oxidationstålighet och ”metal scavenging” var några exempel som visades upp. Man använder sig av ”high throughput screening” för att söka efter funktionella tillsatser och utvärderar olika funktionella gruppers lämplighet i både enskilda molekyler och motsvarande polymerer.
Elektrolyter för kondensatorer marknadsfördes av amerikanska IOXUS. Deras bästa elektrolyter är baserade på acetonitril (ACN) som lösningsmedel och kunde användas vid temperaturer upp till 85°C. Intressant var att dessa elektrolyter såldes på alla marknader utom den japanska, där man inte accepterar acetonitril som ett tillräckligt säkert lösningsmedel. För den japanska marknaden marknadsför därför IOXUS en elektrolyt baserad på PC (T ≤ 65°C).
Övriga kommentarer
Det är spännande att se nya batterikoncept demonstreras, men än så länge bara för nischmarknader. Frågan är hur många mässor fram i tiden det dröjer tills nya batterikoncept dyker upp som kommersiella alternativ för bredare marknader?
De elektrolyter som presenteras visar på svårigheten att lansera elektrolytnyheter annat än i form av additiv. De stora prisskillnaderna mellan nya salter och LiPF6gör det omöjligt att motivera de förra om de inte leder till radikala förbättringar. Ingen celltillverkare vill lägga extra pengar på en elektrolyt om de inte kan växlas in mot t.ex. en högre cellspänning eller högre arbetstemperatur.
I mars lanseras Samsungs nya smartphone i serien Galaxy (#6). Spekulationerna är många om den nya telefonens funktioner. Enligt Samsungs SDIs vice VD kommer i alla fall den nya telefon ha en pouch cell till skillnad från föregångarens prismatiska cell – för att kunna erbjuda en mer slimmad telefondesign.
Referenser
[1] länk till konferens
I slutet av februari varje år står Tokyo värd för en serie mässor som tillsammans utgör World Smart Energy Week (WSEW) [1]. Det här är tredje året jag besöker WSEW som i år består av nio individuella mässor med ~1600 utställare.
Ny för i år är ”Energy market liberalisation expo” där bl.a. IBM och Bloomberg new energy finance fanns representerade. I övrigt är formatet, storleken och den allmänna mässkänslan densamma som tidigare år. Utförligare bakgrund och allmänna intryck finns beskrivna i tidigare reportage (mässorna 2014, mässorna 2013) .
I år fokuserar jag på batterimässan och skillnader jag uppmärksammat i förhållande till tidigare besök och tittar lite närmare på batterinyheter och status för kommersiella elektrolyter, främst för litiumjonbatterier.
Batterier för katastrof och vardag
Katastrofberedskap är viktigt i dagens Japan. Ett primärt magnesiumluftbatteri ”MgBox” för katastrofsituationer är en spännande ny produkt från Furukawa battery. Batteriet består av en fyrkantig papplåda (233x226x226 mm, 1.6 kg) med flera seriekopplade celler som aktiveras med 2 liter söt- eller saltvatten (à 3.6 kg). I batteriet reduceras Mg till Mg(OH)2i närvaro av luft och vatten [Mg2++ H2O + ½O2à Mg(OH)2]. Cellspänningen är 5V, maximalt energiuttag 300 Wh och strömstyrka 1.2A. Batteriet har två USB-portar, kan användas upp till 5 dagar och har en kapacitet som räcker till laddning av ~30 smartphones. MgBox marknadsförs som världens första Mg-luftbatteri i pappfodral och som ett tyst och miljövänligt alternativ. Priset är 22000 JPY (~1600 kr). Boxen finns också i en större version om 57V.
Små och flexibla tunnfilmsbatterier för en ny generation smarta kreditkort, klockor och aktivitetsarmband är ett annat framträdande inslag på årets mässgolv. Ett exempel är det 0.38 mm tunna LCB (Lithium Ceramic Battery) från Taiwanesiska ProLogium som är riktat mot s.k. ”Wearable electronics”. Enligt företaget är det världens första fritt böjbara litiumbatteri.
För lite mer energikrävande tillämpningar har ProLogium också skapat en ~2 mm tunn pouch-type LCB (PLCB) med parallellkopplade celler. Specifikationerna är 3.75 V, 1220 mAh och 310 Wh/L. Med PLCB försvinner flexibiliteten, men det tunna batteriet är tänkt för andra tillämpningar och finns sedan 2013 integrerade i smarta mobilskal som erbjuder en extra energikälla utöver det batteri som redan finns i din smartphone. I samband med mässan lanserar man även en ny batteriversion med litiummetall som anod som har en kraftigt ökad energidensitet om 700-800 Wh/L (240-280 Wh/kg). Med den hoppas man erbjuda en alternativ primär energikänsla för smartphones.
På elektrolytfronten inte mycket nytt
Elektrolytbranschen är en konservativ industri – för litiumjonbatterier dominerar LiPF6som salt och karbonater som lösningsmedel fullständigt. Förändringar introduceras försiktigt och kommer endast i fråga genom användande av tillsatsämnen (max 10%, normalt ≤ 5%) och här är det fluorkemi för hela slanten.
Solvay marknadsförde samma elektrolyter som jag rapporterade om förra året: LiTFSI som salttillsats (1%) i karbonater. Varför inte högre koncentrationer? Enligt Solvay är LiPF6starkt prispressad i Kina och betydligt billigare, ~20 USD/kg, i förhållande till LiTFSI (7x så dyrt).
Fluorerade lösningsmedel framställs billigare än alternativa salter genom att reagera EC (C3H4O3) med F2. Solvay erbjuder alternativ med en (F1EC) till tre (F3EC) fluor substituerade för väte. Elektrolyter med dessa tillsatser i koncentrationer ≤ 5% är tänkta som säkrare alternativ för effektoptimerade batterier med högre cellspänning.
Solvay presenterar också en serie nya hemliga tillsatsämnen ”Fluower Solvay Additives” SA015, SA019 och SA021 som i låga koncentrationer (≤1%) ger förbättrad prestanda för celler (LiCoO2/Grafit) med 1.0M LiPF6i EC/DMC 1/2. Bättre prestanda betyder här några procent bättre bevarad kapacitet över 300-600 cykler.
Kinesiska Guangzhou Tinci Materials Technology var 2013 en nykomling på den internationella elektrolytmarknaden. Man producerade då 1000 ton LiPF6och 3200 ton elektrolyt. 2015 förväntar man sig att producera 2000 ton LiPF6och > 10000 ton elektrolyt och kommer också utöka sitt saltsortiment med LiBF4(300 ton), LiTFSI (50 ton) och LiFSI (50 ton). I deras produktkatalog får man en detaljerad översikt över bl.a. tillämpningsområden, celltyper, elektroder, arbetstemperaturer som rekommenderas för var och en av de 36 elektrolytkompositioner som företaget marknadsför. Detaljerad komposition meddelas inte, men lösningsmedelskombination, densitet och konduktivitetsdata.
Den japanska salttillverkaren Morita är ytterligare ett företag som erbjuder LiTFSI. Liksom Tinci och Solvay är deras produktion förlagd till Kina. Till skillnad från övriga företag erbjuder man TFSI-baserade salter med flera olika motjoner (Na, K, Rb, Cs och Mg) och satsar därmed även på framtida marknader, framförallt Natrium- och Magnesiumbatterier.
BASF som är en stor fisk i elektrolytdammen valde att endast marknadsföra sina strategier för elektrolytdesign och speciellt koncept för tillsattsämnen; utveckling av s.k. ”flame retardants” för förbättrad batterisäkerhet, tillsatser för ökad oxidationstålighet och ”metal scavenging” var några exempel som visades upp. Man använder sig av ”high throughput screening” för att söka efter funktionella tillsatser och utvärderar olika funktionella gruppers lämplighet i både enskilda molekyler och motsvarande polymerer.
Elektrolyter för kondensatorer marknadsfördes av amerikanska IOXUS. Deras bästa elektrolyter är baserade på acetonitril (ACN) som lösningsmedel och kunde användas vid temperaturer upp till 85°C. Intressant var att dessa elektrolyter såldes på alla marknader utom den japanska, där man inte accepterar acetonitril som ett tillräckligt säkert lösningsmedel. För den japanska marknaden marknadsför därför IOXUS en elektrolyt baserad på PC (T ≤ 65°C).
Övriga kommentarer
Det är spännande att se nya batterikoncept demonstreras, men än så länge bara för nischmarknader. Frågan är hur många mässor fram i tiden det dröjer tills nya batterikoncept dyker upp som kommersiella alternativ för bredare marknader?
De elektrolyter som presenteras visar på svårigheten att lansera elektrolytnyheter annat än i form av additiv. De stora prisskillnaderna mellan nya salter och LiPF6gör det omöjligt att motivera de förra om de inte leder till radikala förbättringar. Ingen celltillverkare vill lägga extra pengar på en elektrolyt om de inte kan växlas in mot t.ex. en högre cellspänning eller högre arbetstemperatur.
I mars lanseras Samsungs nya smartphone i serien Galaxy (#6). Spekulationerna är många om den nya telefonens funktioner. Enligt Samsungs SDIs vice VD kommer i alla fall den nya telefon ha en pouch cell till skillnad från föregångarens prismatiska cell – för att kunna erbjuda en mer slimmad telefondesign.
Referenser
[1] länk till konferens