Batteri: ’anod-fri’ battericell slår världsrekord

Under hösten släppte batteriföretaget Our Next Energy (ONE) nyheten att de tillverkat en prismatisk Li-joncell utan anod – och det med en energitäthet på över 1 kWh/L. Och detta i en cell helt utan vare sig nickel eller kobolt. ​

Senare i år ska BMW och ONE demonstrera en BMW iX där batteripacket innehåller denna anod-fria cell. Jämfört med traditionella NMC-batterier säger ONE att deras batteri har 75% mindre nickel och 75% mindre grafit.

Utan grafit sänks kostnaderna med 50 USD/kWh

Amerikanske start-up-företaget ONE bildades 2020 av en tidigare Apple-anställd och backas upp bl.a. av Bill Gates Breakthrough Energy Ventures och BMW [1,2]. Nyligen presenterade ONE en prismatisk battericell på 240 Ah och med en energitäthet på över 1 kWh/L [3]. Företaget säger att detta är ’världsrekord’ när det kommer till Wh/L. Teslas 4680-celler har en energitäthet motsvarande ca. 750 Wh/L, vilket

Panasonic tror sig kunna öka till ca. 900 Wh/L genom att tillåta en högre cellspänning [4].

Cellen som ONE har visat saknar anod, det vill säga att grafitelektroden har eliminerats. Detta gör att cellen blir både enklare och billigare att tillverka. ONE räknar med att kostnaden kan bli ungefär 50 USD/kWh vid produktion i full skala [5].

Grafit-fri produktion men inte anod-fri cell

Att säga att battericellen är anod-fri är inte korrekt rent tekniskt och givetvis har cellen både en positiv och en negativ pol. Inom batterivärlden används dock termen ’anod-fri’ för att beskriva en Li-joncell där inte de klassiska delarna med grafitelektrod och alla dess produktionssteg ingår. Dock finns det en strömuppsamlare i metall, vilken är mycket enklare och billigare att tillverka än en grafitelektrod (som även den kräver en strömuppsamlare) [6].

Hittills har dock anod-fria Li-jonceller inte klarat lika många cykler som celler med en anod och därför inte varit attraktiva för fordonsapplikationer. 

Produktionsstart 2024 i Michigan

Nyligen blev det klart att ONE inte bara utvecklar cellerna i Michigan utan de kommer även att tillverka de anod-fria cellerna i Michigan [7]. ONE säger att de kommer investera 1,6 miljarder USD i anläggningen och produktionen förväntas starta 2024. Cellerna kommer då ha en LFP-katod och 2027 ska produktionen vara fullt utbyggd med en årlig kapacitet på 20 GWh.

Staten Michigan bidrar med 236 miljoner USD för att säkerställa drygt 2100 arbetstillfällen hos ONE [7,8].

Dual-battery pack till BMW i slutet av året

ONE utvecklar även batteripack och har lockat BMW med sitt ’dual battery pack’ [9]. Packet består av två olika typer av celler: traditionella LFP-celler och de nya ’anod-fria’ cellerna. LFP-cellerna står för den dagliga användningen och de anod-fria cellerna som en räckviddsförlängare. ONE säger att designen möjliggör att de kan minska effekttopparna med 90 % och att batteripacket totalt kan leverera mer än 400.000 km [5].

En ny prototyp av detta dual-battery pack ska senare i år testas i en BMW iX. Målet är att få en bil med en räckvidd på 965 km per laddning, från dagens ca. 630 km [9].

Genom att kombinera den ’anod-fria’ cellen med en traditionell cell minskar belastningen på den ’anod-fria’, vilket torde möjliggöra att den cellen klarar fler cykler.

Egna kommentarer

Antalet cykler som de anod-fria cellerna klarar blir något att följa. Att andra celltillverkare kommer visa upp celler med hög energitäthet är givet. Panasonic är ju på god väg.

240 Ah är en rejält energioptimerad cell så att den kombineras med en LFP-cell känns naturligt. Antagligen är DC-DC-omvandlaren liten, lätt och effektiv. För 15-20 år sedan var det många som designade batteripack där ett batteri kombinerades med super-kondensatorer, men oftast blev det DC-DC-omvandlaren som ställde till det med komplicerad styrning, svårintegrerad i fordonet och för dyrt. Lång tid har dock gått sedan dess…

[1] Apple Veteran Wins Gates’s Backing for Michigan Battery Startup

[2] BMW i Ventures Announces Investment in Battery Startup Our Next Energy.

[3] Battery startup ONE aims to slash cell cost, deliver 600-mile range

[4] Tesla battery supplier Panasonic teases impressive increases in capacity

[5] Our Next Energy presents 240-Ah cell with high energy density

[6] Research Progress of Anode-Free Lithium Metal Batteries

[7] Our Next Energy details plans for Michigan battery plant

[8] Michigan board approves $400 million to advance EV batteries

[9] BMW iX prototype adopts 966km range dual-chemistry battery