Sökandet efter det gröna batteriet

Sökandet efter det gröna batteriet

AUTOMOTIVE.AT: De flesta batterier för elbilar utvecklas och tillverkas nu i Asien. Kan Europa hänga med i innovationstakten i Fjärran Östern?

BOSCHIDAR GANEV: Faktum är att den europeiska bilindustrin fortfarande är starkt beroende av import från Asien för fordonsbatterier. EU vill därför sätta upp en egen batteriproduktion som kombinerar prestanda, hållbarhet och resurshushållning i Green Deals anda. Dessa batterier kommer att vara av särskilt intresse för de tillverkare som vill marknadsföra sina fordon inte bara när det gäller prestanda och räckvidd, utan också när det gäller miljö- och klimatvänlighet och använda ett batteri som är så passande som möjligt för den europeiska kontexten. Målvisionen inkluderar: batteri tillverkat i Europa, med högsta möjliga andel förnybar energi / transparens vad gäller materialens sammansättning och ursprung / minimering av kritiska råvaror / bra prestanda under det "första" livet, d.v.s. när det används i ett fordon eller flygplan / möjlighet till efterföljande användning under ett "andra" liv, till exempel som stationär lagring. Sist men inte minst finns den bevisade återvinningsbarheten när batteriet äntligen har nått slutet av sin livslängd.

Vad kan HighSpin-projektet på AIT bidra med till detta?

HighSpin-konsortiet, som leds av AIT, består av 13 partners från åtta europeiska länder. EU-kommissionen insåg behovet av hållbar batteriproduktion redan 2017. Målet med att utveckla en innovativ cellkemi är därför att använda mindre kritiska råvaror och samtidigt uppfylla principerna för den cirkulära ekonomin. Framför allt vill vi ersätta råvaran kobolt, som bryts under omänskliga och miljöskadliga förhållanden, främst i Kongo, med mindre kritiska råvaror. I HighSpin-projektet testar vi även två olika återvinningsprocesser som kan användas för att utvinna högkvalitativa metaller från använda celler för produktion av färska celler.

Vilka är de speciella egenskaperna hos denna cellkemi?

Vi arbetar just nu med utvecklingen av en anod av kisel/grafit och en katod av litium-nickel-manganoxid. Den innovativa battericellen ska uppnå högsta möjliga antal laddningscykler och samtidigt vara lämplig för andra livsapplikationer och effektiv återvinning. Fokus ligger också på skalbarheten av cellproduktion, eftersom de prototyper som utvecklats i laboratoriet ska kunna masstillverkas industriellt med så liten ansträngning som möjligt.

Vilken energitäthet och livslängd kommer de "gröna" kraftlagringsenheterna som utvecklats i High Spin att ha?

Vårt huvudmål är att realisera en cell med en energitäthet på 390 Wh/kg och en livslängd på minst 2000 laddningscykler. Fokus för vårt forskningsarbete ligger på utveckling av material och optimerad koordinering av elektroderna och elektrolyten som tillverkas av dem. För elektroderna forskar vi på innovativa 3D-beläggningsstrukturer för att öka effekttätheten. Vi optimerar sedan arkitekturen för de celler som utvecklats på detta sätt till respektive krav från fordon och flygplan och testar dem i moduldemonstratorer.

Hur mycket ansträngning kommer det att krävas för att producera dessa celler i industriell skala – måste nya batterifabriker byggas för detta?  

En fördel med denna 3:e generationens battericeller är användningen av flytande elektrolyter - därför kan befintliga produktionsanläggningar användas. Däremot måste nya produktionsprocesser och tillverkningssystem först utvecklas för 4:e generationens solid state-batterier, som för närvarande undersöks över hela världen. Denna framtida teknik kommer säkert att vinna loppet på medellång till lång sikt, men det kommer förmodligen att ta många år att nå dit. Samtidigt kommer batterierna med flytande elektrolyter som utvecklats i HighSpin-projektet att kunna ge ett värdefullt bidrag till hållbarheten för elektromobilitet.

När ska de "gröna" batterierna vara klara för serieproduktion?

Vårt forskningsprojekt kommer att pågå till mitten av 2026. Cellkemin som utvecklats av HighSpin kommer sedan att ha testats under realistiska förhållanden och kommer att göras tillgänglig för industrin. Detta vidareutvecklar batterierna och anpassar deras leveranskedjor och produktionsanläggningar. Beroende på tillgången på råvaror bedömer jag att serieproduktion kommer att uppnås från 2028 för fordon och från 2030 för flygplan.