Søket etter det grønne batteriet

Søket etter det grønne batteriet

AUTOMOTIVE.AT: De fleste batterier for elbiler er nå utviklet og produsert i Asia. Kan Europa holde tritt med innovasjonstakten i Fjernøsten?

BOSCHIDAR GANEV: Faktisk er den europeiske bilindustrien fortsatt sterkt avhengig av import fra Asia for bilbatterier. EU ønsker derfor å sette opp en egen batteriproduksjon som kombinerer ytelse, bærekraft og ressursbevaring i Green Deal-ånden. Disse batteriene vil være av spesiell interesse for de produsentene som ønsker å reklamere for kjøretøyene sine, ikke bare når det gjelder ytelse og rekkevidde, men også når det gjelder miljø- og klimavennlighet og bruker et batteri som er så egnet som mulig for europeisk kontekst. Målvisjonen inkluderer: batteri produsert i Europa, med høyest mulig andel fornybar energi / åpenhet angående sammensetning og opprinnelse av materialene / minimering av kritiske råvarer / god ytelse i "første" levetid, dvs. ved bruk i et kjøretøy eller fly / mulighet for etterfølgende bruk i en "andre" levetid, for eksempel som stasjonær lagring. Sist men ikke minst er det den beviste resirkulerbarheten når batteriet endelig har nådd slutten av levetiden.

Hva kan HighSpin-prosjektet ved AIT bidra med til dette?

HighSpin-konsortiet, ledet av AIT, består av 13 partnere fra åtte europeiske land. EU-kommisjonen anerkjente behovet for bærekraftig batteriproduksjon allerede i 2017. Målet med å utvikle en innovativ cellekjemi er derfor å bruke mindre kritiske råvarer og samtidig oppfylle prinsippene for sirkulær økonomi. Fremfor alt ønsker vi å erstatte råstoffet kobolt, som utvinnes under umenneskelige og miljøskadelige forhold, først og fremst i Kongo, med mindre kritiske råvarer. I HighSpin-prosjektet tester vi også to ulike resirkuleringsprosesser som kan brukes til å utvinne høykvalitetsmetaller fra brukte celler for produksjon av ferske celler.

Hva er de spesielle egenskapene til denne cellekjemien?

Vi jobber for tiden med utviklingen av en anode laget av silisium/grafitt og en katode laget av litium-nikkel-manganoksid. Den innovative battericellen skal oppnå høyest mulig antall ladesykluser og samtidig være egnet for andre liv-applikasjoner og effektiv resirkulering. Fokus er også på skalerbarheten av celleproduksjon, fordi prototypene som utvikles i laboratoriet skal kunne masseproduseres industrielt med minst mulig innsats.

Hvilken energitetthet og levetid vil de "grønne" strømlagringsenhetene som er utviklet i High Spin ha?

Vårt hovedmål er å realisere en celle med en energitetthet på 390 Wh/kg og en levetid på minst 2000 ladesykluser. Fokus for vårt forskningsarbeid er på utvikling av materialer og optimalisert koordinering av elektrodene og elektrolytten laget av dem. For elektrodene forsker vi på innovative 3D-beleggsstrukturer for å øke effekttettheten. Vi optimerer deretter arkitekturen til cellene utviklet på denne måten til de respektive kravene til kjøretøy og fly og tester dem i moduldemonstratorer.

Hvor mye innsats vil det kreve å produsere disse cellene i industriell skala – må det bygges nye batterifabrikker for dette?  

En fordel med denne 3. generasjons battericellene er bruken av flytende elektrolytter - derfor kan eksisterende produksjonsanlegg brukes. Derimot må nye produksjonsprosesser og produksjonssystemer først utvikles for 4. generasjons solid-state batterier, som for tiden forskes på over hele verden. Denne fremtidige teknologien vil helt sikkert vinne løpet på mellomlang til lang sikt, men det vil trolig ta mange år å komme dit. I mellomtiden vil batteriene med flytende elektrolytter utviklet i HighSpin-prosjektet kunne gi et verdifullt bidrag til bærekraften til elektromobilitet.

Når vil de "grønne" batteriene være klare for serieproduksjon?

Forskningsprosjektet vårt vil pågå til midten av 2026. Cellekjemien utviklet av HighSpin vil da ha blitt testet under realistiske forhold og vil bli gjort tilgjengelig for industrien. Dette videreutvikler batteriene og tilpasser deres forsyningskjeder og produksjonsanlegg. Avhengig av tilgjengeligheten av råvarer anslår jeg at serieproduksjon oppnås fra 2028 for kjøretøy og fra 2030 for fly.