Nätverk av pilotlinor kring färdplan för produktion av Li-jonbatterier i Europa

Det har väl inte undgått någon att batterier är ett av EUs fokusområden och att hela värdekedjan från gruvor till återvinning är med. En viktig pusselbit för att ta till vara på forskningsframstegen är uppskalning. Både de aktiva materialen och elektrod- och celldesign ska tas från lab till fullskalig produktion. LiPLANET är ett nytt EU-projekt inom Horizon2020 för just uppskalning av elektrod- och celldesign [1]. Genom att skapa ett nätverk av aktörer med pilotlinor för produktion av Li-jonceller förväntas produktionen av forskningsframstegen snabbare hitta in i massproduktion. Uppgiften för nätverket blir att identifiera behoven, länka samman forskare och industripartners och att skapa förutsättningar för en färdplan för produktion av Li-jonceller.

Det är åtta partners i LiPLANET – eller “Li-Ion Pilot Lines Network” och leds av det tyska universitetet TU Braunschweig. Övriga partners är EIC InnoEnergy (Belgien), EMIRI (Nederländerna), AIT Austrian Institute of Technology (Österrike), CEA Liten (Frankrike), CIDETEC Energy Storage (Spanien), ABEE – Avesta Battery Engineering (Nederländerna) och VDI/VDE Innovation & Technik (Tyskland). Allt kretsar kring forskning och utveckling av uppskalning av produktionen av uppdaterade Li-jonceller. Från EU får man två miljoner euro under två år.

Projektet kommer vara en plattform för utbyte av kunskap om produktionsparametrar som är viktiga för att tillverka Li-jonceller med hög kvalitet. En viktig del i projektet är att de även ska identifiera kunskapsluckor och om det saknas tekniska förutsättningar för att förbättra produktionen, men även om det saknas utrustning; allt för att snabbare, och lättare, kunna implementera nya forskningsrön i storskaliga produktionsanläggningar.

Nätverket ska stärka EUs konkurrenskraft kring produktion av Li-jonceller. Ett antal olika projektaktiviteter ska genomföras där akademi och industri deltar. Till exempel kommer olika utbildningsaktiviteter att anordnas för projektets deltagare och samarbetspartners. I ett bredare perspektiv ska man kartlägga pilotanläggningar för avancerade batterier inom EU (dvs. Li-jon eller nästa generations koncept), men även utarbeta gemensamma sätt (standarder?) hur man ska kunna utbyta data mellan olika pilotlinor beroende på om anläggningarna kvalificeras som pilotanläggning eller inte.

För att kunna skala upp produktionen av Li-jonceller ämnar LiPLANET att ta fram en roadmap för att definiera en strategi för nätverket av pilotlinor för att stödja konkurrenskraften för storskalig produktion av Li-jonceller i Europa. Celler för både fordonsindustrin så väl som kraftindustrin är i fokus.

LiPLANET hoppas att man kommer hitta många synergieffekter mellan de olika pilotlinorna som kan gynna olika industriföretag på olika sätt och för detta kommer man att göra jämförelsetester för att bedöma kvaliteten för de olika pilotlinorna.

Egna kommentarer

Det är mycket bra att pilotlinor nu finns med på EUs agenda då pilotlinor spelar en oerhört viktig del i framtagandet av battericeller – nya koncept så väl som optimering av dagens koncept. När vi ser nyheter om nya, ofta fantastiska, Li-jonceller med superhög energitäthet eller som går att ladda på några sekunder, är resultaten ofta baserade på celler som studerats i labskala. Att ta dessa fantastiska resultat till storskalig produktion är något helt annat och som sällan resulterar i lika fantastiska resultat. Pilotlinor är även oerhört viktiga för etablerade celltillverkare när man till exempel ska testa en ny materialleverantör. Även om det på pappret är samma material man köpt kan det resultera i olika prestanda på den färdiga cellen.

Att i pilotskala kunna utarbeta strategier för hur man ska gå till väga i fullskalig produktion är något som inte alla utanför ’batterivärlden’ har djupare kunskap om. Det är mycket arbete som ligger bakom det man kan se hos en celleverantör. Hur snabbt man kan belägga elektroder har att göra med reologin hos slurryn, vilka material som ska beläggas, vilken tjocklek som elektroden ska ha osv.

Det finns forskningsartiklar om just hur produktionsparametrarna interagerar med varandra [t.ex. 2]. Här beskrivs hur man kan överföra utvecklingen från labskala till större skala och att det är ett antal utmaningar som man måste beakta från materia, celldesign och tillverkningsaspekter och där vissa parametrar har avgörande påverkan för prestandan hos den färdiga cellen. För att komma till rätta med utmaningarna menar författarna att det krävs djup kunskap och förståelse om varje enskilt produktionssteg och vilka konsekvenser ett felval kan få på helt andra ställen längs produktionskedjan. Jag kan bara helt och hållet hålla med i detta. Förhållandet mellan produktionsstegen och den slutgiltiga produkten är avgörande för att både få en cell med den prestanda och kvalitet som efterfrågas, men även att kunna styra cellen på ett optimalt sätt. Felproducerade celler är inte kostnadseffektiva varken för plånboken, räckvidden eller laddningshastigheten. Så mer kunskap om hur man tar fantastiska forskningsresultat till användbara celler vill i alla fall jag se mer av.

[1] LI-ION CELL PILOT LINES NETWORK (länk)

[2] Current status and challenges for automotive battery production technologies. A. Kwade, W. Haselrieder, R. Leithoff, et al., Nature Energy 3, 290–300 (2018).