Svenska sensorer ger bättre batterier

2018-02-20 06:00  

Med pyttesmå sensorer i varje cell kan mer av batteriets kapacitet användas. Göteborgsföretaget Insplorion övervakar battericeller på nanonivå.

Mättekniken har utvecklats av forskare vid Chalmers tekniska högskola och bygger på det optiska fenomenet plasmoner. Det uppstår tillfälligt när filmer eller partiklar av metall belyses med ljus.

Plasmoner är känsliga för förändringar i sin närhet och kan därför fungera som hyperkänsliga sensorer, som skvallrar om vad som händer på nanonivå.

Forskningsresultaten ledde till att företaget Insplorion avknoppades 2010. Från början var tanken att använda sensortekniken i mätinstrument för forskare, samt att ta fram bättre katalysatorer.

Nu har företaget fått en ny inriktning: Övervakning av batterier på cellnivå.

– Vi hade en dialog med Volvo för ett par år sedan och de uttryckte stora behov av att kunna optimera batterier, berättar Patrik Dahlqvist, vd på Insplorion.

Läs mer: Energidensitet i elbilsbatterier – så har den utvecklats

Företaget insåg snabbt att sensortekniken matchade Volvos behov väldigt bra. En sensor i form av en tunn glasfiber belagd med nanopartiklar av guld kunde stoppas ner i battericellen vid tillverkningen. Sensorn kan sedan rapportera information om de kemiska förändringarna i cellen, till exempel koncentrationen av litiumjoner i elektrolyten, under drift.

– När styrsystemet inte bara får voltametrisk eller elektronräkningsdata kan det optimera mer. Då kan batteriet gå mycket närmare marginalerna, som är ganska stora i dag, säger Patrik Dahlqvist.

I stället för att bara laddas ur till 75 procent ska 95 procent av batteriets kapacitet kunna användas. Samma sak gäller för uppladdningen.

Än så länge är planen att sensormätningen ska fungera som ett komplement till den voltametriska mätningen. Men längre fram tror Insplorion att den nya övervakningstekniken räcker.

Läs mer: Glöm batterier - de ska lagra el i luften

Ihop med den skotska batteritillverkaren AGM Batteries testade Insplorion att sensorerna inte skulle försämra batteriernas kapacitet eller påverka produktionsprocessen. Till exempel prövades flera olika tjocklekar på glasfibern innan företaget landade på 125 mikrometer.

– Det var första studien på kommersiella batterier, det var väldigt roligt att se att det funkade, berättar Patrik Dahlqvist.

Fordonsindustrin är mycket intresserad av tekniken, enligt Patrik Dahlqvist. Men det återstår en hel del validering innan sensorerna finns i elbilar.

Företaget söker pengar från EU för att kunna göra simuleringar av hur tekniken skulle fungera i ett batterisystem i en bil. Därefter är nästa steg att testa en prototyp i verkliga bilar. Förhoppningen är att det ska ske under nästa år.

Läs mer: Kina producerar 60 procent av världens litiumjonceller

Parallellt arbetar Insplorion med att tillverka hela batterisystem med inbyggda sensorer för nischade mindre marknader, till exempel inom energilagring och eldrivna verktyg.

– Lyckas vi göra en bra batterisensor kan det ha jättebetydelse för samhället i stort, säger Elin Langhammer, teknisk chef på Insplorion.

Företaget anser sig vara ensamt om teknik som kan övervaka battericellers kemiska liv.

– Flera aktörer jobbar med att ge mer och andra signaler än voltametrisk data, men än har vi inte hittat någon annan som mäter i kemin. Det är svårt eftersom sensorn måste vara så liten. Det är vår fördel, säger Patrik Dahlqvist.

Så fungerar sensorn

När ljus träffar guldnanopartiklarna absorberas en del fotoner och partiklarnas elektronmoln börjar vibrera. När elektronerna vibrerar med samma våglängd som ljuset uppstår resonans.

Ljuset som har passerat genom guldnanopartiklarna skickas via en spegel till en detektor. Färgen på ljuset skvallrar om den kemiska miljön i närheten av nanopartiklarna.

Hittills har sensortekniken testats på två litiumjonkemier. Men Insplorion bedömer att den även kan fungera för andra typer av batterikemier.

Än så länge fokuserar företaget på att mäta litiumjonkoncentration och temperatur i elektrolyten. Även förändringar i elektrodmaterialet, som kan tyda på försämrad kapacitet, går att detektera med sensorn.

Nytt kapital – vill växa

Insplorion bildades 2010 och börsnoterades 2015.

2016 gjorde företaget ett minusresultat på knappt fem miljoner kronor.

Nyligen genomfördes en nyemission för att kunna öka utvecklingstakten. Företaget fick in 10 miljoner kronor.

I dagsläget har företaget sex anställda, men söker två eller tre personer att nyanställa.

Linda Nohrstedt

Kommentarer

Välkommen att säga din mening på Ny Teknik.

Principen för våra regler är enkel: visa respekt för de personer vi skriver om och andra läsare som kommenterar artiklarna. Alla kommentarer modereras efter publiceringen av Ny Teknik eller av oss anlitad personal.

Här är reglerna för kommentarerna på NyTeknik

  Kommentarer

Aktuellt inom

Debatt