Batterikraft i Aachen
Helena Berg
2015-05-06
Idag får nu Helena Bergs konferensbevakning av Advanced Battery Power.
Batterikraft i Aachen
skrivet av Helena Berg
Förra veckan gick den årliga konferensen ’Advanced Battery Power’ av stapeln, i år i Aachen. Enligt min uppfattning är denna konferens bäst på att belysa hela spannet från material till användning; både stationära och mobila tillämpningar. En stor del av konferensen handlar om ’system’ – allt från åldring, via termisk design till modellering av BMS-lösningar.
Konferensen lockade i år ca 450 deltagare, och med närmare 70 muntliga presentationer att välja bland och mer än 120 postrar att diskutera. Mer än hälften av postrarna kretsade kring fordon och system. Exempel på områden; BMS-lösningar, effektivisering av tester, hur man kopplar tester och simuleringar på ett bättre sätt, snabbladdning, energy management, termisk styrning, design av kylsystem, packoptimering, livslängd, HIL, diagnostik, säkerhet. Ja, typ allt som rör hur man bäst utnyttjar ett batteripack i ett fordon.
Både föredrag och postrar som behandlade material och celldesign höll en bra klass. Exempel på hur man ska designa celler utifrån användning var en viktig aspekt för både celltillverkare och användare (dvs fordonsindustrin) – hur elektroderna är tillverkade kan få avgörande konsekvenser för fordonets prestanda och livslängd. Så det gäller att ha koll på vad man köper… Flera postrar och föredrag handlade om hur man ska ta hand om begagnade eller skadade batterier, något som systematiskt och vetenskapligt beaktas av allt flera.
Rent allmänt, inom konferensens alla områden, bidrar organisatörerna Prof. Martin Winter från Münster och Prof. Dirk-Uwe Sauer från Aachen starkt till den höga kvaliteten. Man uppmuntrar verkligen alla till att delta i den vetenskapliga debatten. Ett konkret exempel är att konferensavgiften blir avsevärt lägre om man deltar med en poster eller skickar in ett förslag för en muntlig presentation. Kanske något att tänka på för dig som vill delta nästa år…
Från material till cell till pack…
Om man ska ta sig från material till pack är det lätt att fastna för attraktiva material med hög kapacitet. Många teknologier låter lockande när man tittar enbart på materialdata. Med enkla beräkningar inser man snabbt att det kan bli mycket ofördelaktigt på fordonsnivå. Det var just detta Prof. Martin Winter förmedlade – jaga inte detaljerna innan du förstått de stora dragen.
Margaret Wohlfahrt-Mehrens från ZSW i Ulm belyste vikten av att hitta rätt driftsparametrar och hur det kan påverka din elektrod- och celldesign. Till exempel så kan vissa materialkombinationer ha betydligt bättre prestanda vid 45 °C än vid rumstemperatur. Även hur elektroderna är tillverkade kan få avgörande konsekvenser – exemplifierat med Si-anoder som i prinicp är en lovande framtida teknik med mycket hög kapacitet, men den praktiska kapaciteten per kvadratcentimeter behöver inte vara bättre än för dagens grafit-anoder.
ZSW presenterade även en roadmap för att öka energitätheten på cellnivå. 2020 tror man att Ni-rika katoder i kombination med grafit kan nå 250 Wh/kg. Och att runt 2025 bör det vara möjligt med 300 Wh/kg genom att använda Si-anoder ihop med en NMC-baserad hög-voltskatod. Svårigheten är att hitta kommersiellt gångbara elektrolyter som klarar så höga spänningsnivåer.
Något som återstår att förstå är hur mycket energi som blir möjligt att ta ut vid höga effektuttag…
Den japanska celltillverkaren GS Yuasa presenterade sina tankar kring celler till fordon, både nu och i framtiden. De levererar idag till PSAs EVs, till Hondas HEVs och till Mitsubishi Motors PHEVs. Framtida celler kommer vara hög-volts Li-jonceller (dvs. celler med en cellspänning kring 4,7-5 V). GS Yuasa tror att cellerna kommer innehålla NMC-baserade katoder, Si-baserade anoder (i likhet med ZSW) och en elektrolyt innehållande fluorinerade karbonater som lösningsmedel. En annan teknologi de jobbar med är Li-S.
I Tyskland pågick två batterisammankomster på exakt samma datum – och ingen ville byta… I Dresden pågick en programkonferens för statligt finansierade electromobility-projekt, likt de programkonferenser som Energimyndigheten arrangerar, nu senast i oktober 2014. För att ytterligare sprida kunskap så livestreamades de båda konferenserna. Så från Dresden fick vi lyssna på BASF och BMW.
BASF tror att fram till 2025 kommer den gravimetriska energidensiteten för Li-jonbatterier öka med 8-15% och den volumetriska med 5-8%, samt att cellkostnaderna utgörs mer eller mindre av materialkostnaderna.
BMW slog ett slag för deras strategi att bästa elfordonet gör du genom att designa en helt ny plattform – en liten känga till VW som gör elfordon på en befintlig. Budskapet från BMW var att man inte bara ska optimera kedjan material-cell-modul-pack, utan att även fordonet i sig och olika laddstrategier måste inkluderas. Genom att utarbeta en ny plattform för elfordon och utreda hur olika laddstrategier påverkar kylsystem, prestanda och livslängd är helt avgörande. Ja, vi får väl se vem som vinner…
Modellering och diagnostik
Charles Delacourt från Univ. Picardie Jules Verne, Amiens, Frankrike, inledde hela konferensen med att prata om vikten av att koppla modellering och simulering på olika nivåer och att det är gränsskikten mellan olika delar i cellen och de olika modeller som är avgörande för förståelsen av prestanda och livslängd. Modellering av material, elektrokemi och celler ger förståelse för prestanda och hur man bör använda cellerna och modellering på modul- eller packnivå ger förutsättningar för design av termiska systemet och input till BMS.
Det var svårt att välja vad man skulle lyssna på när det var parallella sessioner: material, 14V-lösningar, modellering, stationära system, cellproduktion, livslängd, post-Li, åldring, säkerhet, systemprestanda, eller diagnostik.
Jag valde modellering och diagnostik. Från TU München kom en intressant presentation om hur de på ett noggrant sätt lyckats simulera temperaturfördelningen i cylindriska celler. Något som är avgörande för hur ett kylsystem kan förenklas och även hur abnormala temperaturer lätt kan detekteras för att förbättra säkerheten.
Bosch jobbar mycket med diagnostik och hur man kan förenkla BMS. Deras approach är att mäta impedansen på cellerna och på så sätt enkelt bestämma SOC, även för cellkemier som är svåra att bestämma SOC på (t.ex. LFP-celler). Impedansmätningarna kan även användas för att prediktera temperaturen inne i cellen och man får på så sätt ett mera tillförlitligt sätt att ’mäta’ temperaturen istället för att enbart mäta temperaturen på utsidan av en cell.
Bosch anser att de kan förlänga körsträckan med 10% för en EV genom sin BMS-lösning och med en avvägd laddstrategi kan de minska laddtiden med 35%.
Inte spel bara på en planhalva
Ett av budskapen från Martin Winter – det är inte bara spel på en planhalva: det finns inte bara en teknologi som är lösningen för en given applikation. Strävar vi efter ett teknik-monopol?
Det satsas massa pengar på batteriforskning i Tyskland. Sverige är ett mindre land i den bemärkelsen, men vi är ett stort land kunskapsmässigt inom batteriområdet. De aktiviteter som pågår i Sverige skulle lugnt kvala in – allt från exjobb som görs både inom akademin och på företag till doktorandprojekt eller FoU-projekt inom industrin.
Nästa år kommer konferensen gå av stapeln i Münster den 26-27 april – jag hoppas att vi ses där och att batteri-Sverige spelar 4-4 på tyskarnas hemmaplan 😉
Förra veckan gick den årliga konferensen ’Advanced Battery Power’ av stapeln, i år i Aachen. Enligt min uppfattning är denna konferens bäst på att belysa hela spannet från material till användning; både stationära och mobila tillämpningar. En stor del av konferensen handlar om ’system’ – allt från åldring, via termisk design till modellering av BMS-lösningar.
Konferensen lockade i år ca 450 deltagare, och med närmare 70 muntliga presentationer att välja bland och mer än 120 postrar att diskutera. Mer än hälften av postrarna kretsade kring fordon och system. Exempel på områden; BMS-lösningar, effektivisering av tester, hur man kopplar tester och simuleringar på ett bättre sätt, snabbladdning, energy management, termisk styrning, design av kylsystem, packoptimering, livslängd, HIL, diagnostik, säkerhet. Ja, typ allt som rör hur man bäst utnyttjar ett batteripack i ett fordon.
Både föredrag och postrar som behandlade material och celldesign höll en bra klass. Exempel på hur man ska designa celler utifrån användning var en viktig aspekt för både celltillverkare och användare (dvs fordonsindustrin) – hur elektroderna är tillverkade kan få avgörande konsekvenser för fordonets prestanda och livslängd. Så det gäller att ha koll på vad man köper… Flera postrar och föredrag handlade om hur man ska ta hand om begagnade eller skadade batterier, något som systematiskt och vetenskapligt beaktas av allt flera.
Rent allmänt, inom konferensens alla områden, bidrar organisatörerna Prof. Martin Winter från Münster och Prof. Dirk-Uwe Sauer från Aachen starkt till den höga kvaliteten. Man uppmuntrar verkligen alla till att delta i den vetenskapliga debatten. Ett konkret exempel är att konferensavgiften blir avsevärt lägre om man deltar med en poster eller skickar in ett förslag för en muntlig presentation. Kanske något att tänka på för dig som vill delta nästa år…
Från material till cell till pack…
Om man ska ta sig från material till pack är det lätt att fastna för attraktiva material med hög kapacitet. Många teknologier låter lockande när man tittar enbart på materialdata. Med enkla beräkningar inser man snabbt att det kan bli mycket ofördelaktigt på fordonsnivå. Det var just detta Prof. Martin Winter förmedlade – jaga inte detaljerna innan du förstått de stora dragen.
Margaret Wohlfahrt-Mehrens från ZSW i Ulm belyste vikten av att hitta rätt driftsparametrar och hur det kan påverka din elektrod- och celldesign. Till exempel så kan vissa materialkombinationer ha betydligt bättre prestanda vid 45 °C än vid rumstemperatur. Även hur elektroderna är tillverkade kan få avgörande konsekvenser – exemplifierat med Si-anoder som i prinicp är en lovande framtida teknik med mycket hög kapacitet, men den praktiska kapaciteten per kvadratcentimeter behöver inte vara bättre än för dagens grafit-anoder.
ZSW presenterade även en roadmap för att öka energitätheten på cellnivå. 2020 tror man att Ni-rika katoder i kombination med grafit kan nå 250 Wh/kg. Och att runt 2025 bör det vara möjligt med 300 Wh/kg genom att använda Si-anoder ihop med en NMC-baserad hög-voltskatod. Svårigheten är att hitta kommersiellt gångbara elektrolyter som klarar så höga spänningsnivåer.
Något som återstår att förstå är hur mycket energi som blir möjligt att ta ut vid höga effektuttag…
Den japanska celltillverkaren GS Yuasa presenterade sina tankar kring celler till fordon, både nu och i framtiden. De levererar idag till PSAs EVs, till Hondas HEVs och till Mitsubishi Motors PHEVs. Framtida celler kommer vara hög-volts Li-jonceller (dvs. celler med en cellspänning kring 4,7-5 V). GS Yuasa tror att cellerna kommer innehålla NMC-baserade katoder, Si-baserade anoder (i likhet med ZSW) och en elektrolyt innehållande fluorinerade karbonater som lösningsmedel. En annan teknologi de jobbar med är Li-S.
I Tyskland pågick två batterisammankomster på exakt samma datum – och ingen ville byta… I Dresden pågick en programkonferens för statligt finansierade electromobility-projekt, likt de programkonferenser som Energimyndigheten arrangerar, nu senast i oktober 2014. För att ytterligare sprida kunskap så livestreamades de båda konferenserna. Så från Dresden fick vi lyssna på BASF och BMW.
BASF tror att fram till 2025 kommer den gravimetriska energidensiteten för Li-jonbatterier öka med 8-15% och den volumetriska med 5-8%, samt att cellkostnaderna utgörs mer eller mindre av materialkostnaderna.
BMW slog ett slag för deras strategi att bästa elfordonet gör du genom att designa en helt ny plattform – en liten känga till VW som gör elfordon på en befintlig. Budskapet från BMW var att man inte bara ska optimera kedjan material-cell-modul-pack, utan att även fordonet i sig och olika laddstrategier måste inkluderas. Genom att utarbeta en ny plattform för elfordon och utreda hur olika laddstrategier påverkar kylsystem, prestanda och livslängd är helt avgörande. Ja, vi får väl se vem som vinner…
Modellering och diagnostik
Charles Delacourt från Univ. Picardie Jules Verne, Amiens, Frankrike, inledde hela konferensen med att prata om vikten av att koppla modellering och simulering på olika nivåer och att det är gränsskikten mellan olika delar i cellen och de olika modeller som är avgörande för förståelsen av prestanda och livslängd. Modellering av material, elektrokemi och celler ger förståelse för prestanda och hur man bör använda cellerna och modellering på modul- eller packnivå ger förutsättningar för design av termiska systemet och input till BMS.
Det var svårt att välja vad man skulle lyssna på när det var parallella sessioner: material, 14V-lösningar, modellering, stationära system, cellproduktion, livslängd, post-Li, åldring, säkerhet, systemprestanda, eller diagnostik.
Jag valde modellering och diagnostik. Från TU München kom en intressant presentation om hur de på ett noggrant sätt lyckats simulera temperaturfördelningen i cylindriska celler. Något som är avgörande för hur ett kylsystem kan förenklas och även hur abnormala temperaturer lätt kan detekteras för att förbättra säkerheten.
Bosch jobbar mycket med diagnostik och hur man kan förenkla BMS. Deras approach är att mäta impedansen på cellerna och på så sätt enkelt bestämma SOC, även för cellkemier som är svåra att bestämma SOC på (t.ex. LFP-celler). Impedansmätningarna kan även användas för att prediktera temperaturen inne i cellen och man får på så sätt ett mera tillförlitligt sätt att ’mäta’ temperaturen istället för att enbart mäta temperaturen på utsidan av en cell.
Bosch anser att de kan förlänga körsträckan med 10% för en EV genom sin BMS-lösning och med en avvägd laddstrategi kan de minska laddtiden med 35%.
Inte spel bara på en planhalva
Ett av budskapen från Martin Winter – det är inte bara spel på en planhalva: det finns inte bara en teknologi som är lösningen för en given applikation. Strävar vi efter ett teknik-monopol?
Det satsas massa pengar på batteriforskning i Tyskland. Sverige är ett mindre land i den bemärkelsen, men vi är ett stort land kunskapsmässigt inom batteriområdet. De aktiviteter som pågår i Sverige skulle lugnt kvala in – allt från exjobb som görs både inom akademin och på företag till doktorandprojekt eller FoU-projekt inom industrin.
Nästa år kommer konferensen gå av stapeln i Münster den 26-27 april – jag hoppas att vi ses där och att batteri-Sverige spelar 4-4 på tyskarnas hemmaplan 😉