Nordiska batteriforskare möttes i Danmark

Skrivet av Kasper Westman

Redan i slutet på september, innan årets nobelpris i Kemi delats ut, bjöd Danmarks Tekniska Universitet, DTU, in till den fjärde omgången av den nordiska batterikonferensen Nordbatt. Stafettpinnen har i och med detta passerat samtliga samarbetsländer, (Uppsala 2013, Trondheim 2015, Kokkola 2017, Köpenhamn 2019) och kan således betraktas som väletablerad. Denna gång var det en mötesplats främst för nordiska akademiker inom fältet, med några inslag av industri- och institutdelegater. Från fordonsindustrin och OEM-sidan var representationen sparsam. Anledningen till detta går såklart att spekulera i men ett skäl skulle kunna vara det någorlunda kemi- och forskningstunga programmet med bland annat presentationer om grundforskning, återvinning och nya karaktäriseringsmetoder i labbmiljö. För att gå stick i stäv med detta kommer jag att försöka plocka några av de mer värdekedje- och tillämpningsorienterade presentationsrussinen ur kakan.

Haldor Topsøe katalyserade dagen

Konferensens öppningsanförande hölls av Jonathan Højberg, representant för Danish Battery Society och materialtillverkaren Haldor Topsøe. Bolaget har traditionellt ägnat sig åt katalysmaterial men under de senaste åren har portföljen breddats med en förhoppning om att i framtiden kunna leverera katodmaterial för batterier; under 2018 annonserade företaget att de skulle samarbeta med Jiangsu Technical University för att utveckla kostnadseffektiva NCA-batterier. Tidigare i år presenterade de dessutom att de har en färdig process för att tillverka billiga LMNO (litium- och nickelrik manganoxid, och som ger högre cellspänning uppåt 4,7 V) med hög kvalité och cyklingsstabilitet. Detta var vad en av presentationerna under programblocket ”Scientific progress” behandlade.

Batterihanteringssystemet vill Danmark vara bäst på

Under blocket ”Value chain” framgick det att Danmark aspirerar på att vara nordens mesta land för utveckling av oberoende batterihanteringssystem (BMS), med åtminstone två utvecklingsföretag som båda medverkade på konferensen. Den första av dessa var Roskildebaserade Nerve Smart Systems (Nerve S.S.), representerade i talarstolen av Gunnar Rohde.  Gunnar berättade hur företaget tagit fram en okonventionell BMS-topologi där de integrerar sig med strömmätning och beräkningskraft vid den enskilda cellen. Detta ger i sig en högst modulär design men tankegodset är i sig inget nytt, även om få batteripack implementerar det i praktiken. Nerve S.S. innovation består i möjligheten att, med hjälp av en transistor i serie och en parallell med cellen, styra vilka celler i ett pack som ska få vara med och bidra till packets totala spänning och leverera effekt. Detta öppnar upp för möjlighet till effektivare cellbalansering och för att, genom gradvis koppla in fler eller färre celler, kunna styra utspänningen från packet i multipler av cellernas nominella spänning. Eventuella DC/DC-omvandlare i systemet kan då bli överflödiga och plockas bort. Nerve S.S. har som första applikationsområde, där de drar full nytta av sin switchingfunktionalitet, utvecklat ett koncept för batteriunderstödda elfordonsladdare.  Ett stationärt batteri används här för att hindra att laddplatsen belastar nätet med för stora effektspikar. Den inbyggda DC-konverteringen kan användas direkt för att ladda från stationärt batteri till fordonsbatteri. Kanske kommer vi få se testsystem med detta rullas ut i norden inom en snar framtid?

Den andra medverkande BMS-utvecklaren var Lithium Balance, ett företag med en mer konventionell systemlösning. Företaget, representerat av Ole Tidemann, har hittills levererat sitt batterihanteringssystem – kretskort, anslutningar och mjukvara – till en diger lista av kunder, innehållande tillverkare av fritidsbåtar, kranar och truckar, men även några personbilsprojekt. Fokus för Ole var dock utmaningarna som följer med att försöka certifiera en BMS för att hantera den tuffaste nivån i standarden för funktionssäkerhet för vägfordon: ISO26262. Nivån för den associerade risken, ASIL D, innebär att det finns stor sannolikhet för allvarlig eller livshotande personskada om systemet skulle fallera. Standarden kräver vid denna nivå utförligt designarbete och dokumentation för att påvisa inbyggda skyddsmekanismer. I minglet lyckades jag byta några ord med Ole och fick av honom reda på att om företaget lyckas med certifieringen så blir det en av de första oberoende tillverkarna i världen att lyckas med detta.

Parallella sektioner: elbilsfokus

Lithium Balance dök vidare upp som partner i ett av projekten som presenterades under” EV-battery applications via the DC-charge port” — en av åtta parallella spår som arrangerades i mitten av konferensprogrammet.  Från projektet ”Batnostics” presenterades ett arbete som utförts på uppdrag av bland annat FDM, Danmarks svar på motormännen. Målet har varit att utveckla ett oberoende diagnostiskt test för batteripack genom att använda fordonets DC-uttag, i de fall där ett sådant finns. Genom att genomföra en full laddcykel och spåra hur topparna i den differentiella kapacitetskurvan (dQ/dV) förflyttar sig, hävdade projektets representanter att de kunde ge en bra uppskattning av packets state-of-health (SOH). Syftet med detta är att ge bilägare objektiv information för att underlätta andrahandsförsäljning av bilen. Att en utvärdering på packnivå inte nödvändigtvis säger något om hur SOH ser ut för de enskilda cellerna eller vad ägaren i så fall skull tjäna på att genomföra ett modulbyte, fördes under efterföljande diskussion upp som en nackdel. Det är i dagsläget dock oklart i vilken utsträckning OEM:er eller märkesverkstäder kommer stödja modulbyten. Ett oberoende diagnostiskt test på packnivå är kanske därför ändå en intressant service att kunna tillhandahålla åt oroliga andrahandskunder, förutsatt att noggrannheten är tillräckligt hög.

Om två år ses man i Sverige

Om en sådan eftermarknadslösning har rullats ut i Sverige får vi kanske höra vid nästa konferens, år 2021. Då börjar Nordbatts rotation av värdländer om och Sverige, med Chalmers som huvudarrangör, kommer att besökas av den nordiska batterigräddan. Med ambitiösa löften om elektrifiering i det västsvenska fordonsklustret ska det bli spännande att se hur programmet och deltagarfördelningen kommer se ut. 2021 är ju även planerat startdatum för Northvolts batteriproduktion, vilket torde lysa igenom i agendan.