Batteriprofessorn: Här är kemin som Volvo bör välja

2022-08-04 14:09  
Med fem modeller i produktion, uppger sig Volvo Construction Equipment ha världens bredaste utbud av eldrivna anläggningsmaskiner. Foto: VCE

Den svåraste nöten att knäcka för Volvokoncernen i satsningen på en battericellsfabrik i Mariestad blir att få tag på kompetens, bedömer två experter. ”De som kan det här jagas över hela världen”, säger en forskare.

Volvokoncernen har hittat en lämplig yta i utkanten av Mariestad och hoppas kunna dra i gång produktion av battericeller där. Det meddelade bolaget under onsdagen.

Läs mer: Volvokoncernen bygger batterifabrik i Mariestad

Avsikten är att cellerna sedan ska ingå i batteripack i eldrivna lastbilar, bussar och anläggningsmaskiner som koncernen tillverkar.

Alldeles nyligen har Volvokoncernen dragit i gång en batterimonteringsfabrik i Gent i Belgien, men nu vill alltså bolaget även tillverka celler under eget tak

Volvo Construction Equipment erbjuder i dagsläget fem olika eldrivna kompaktmaskiner. Foto: VCE

Både batteriforskaren Kristina Edström i Uppsala och företagsekonomen Mikael Wickelgren i Skövde tror att satsningen görs främst för att säkra tillgången på batterier.

– Batteriet innebär stora kostnader men även intäktsmöjligheter i helelektriska fordon. Där man anar en potential att tjäna pengar vill man inte lämna över och lägga det i händerna på någon annan, säger Mikael Wickelgren, lektor på Högskolan i Skövde.

”Bister erfarenhet av halvledarbristen”

Kristina Edström, professor i oorganisk kemi vid Uppsala universitet, är inne på samma spår och pekar på beställarkontroll och vikten av att ”veta vad man får”.

Med fem modeller i produktion, uppger sig Volvo Construction Equipment ha världens bredaste utbud av eldrivna anläggningsmaskiner. Foto: VCE

Den globala halvledarbristen, som drabbade fordonsbranschen kraftigt, tror Mikael Wickelgren också har påverkat Volvokoncernens satsning.

– Man har gjort en bister erfarenhet av halvledarbristen. Risken att sätta sig så fullständigt i händerna på underleverantörer är nog ganska oaptitlig, säger han.

Men det håller inte Kristina Edström med om. Insikten om att det skulle bli brist på batterier i Europa kom innan halvledarbristen slog till, menar hon.

Svårighet få tag på batterier anpassade för tunga fordon

Tillgången på batterier är förstås inte tryggad bara för att Volvokoncernen startar en cellfabrik. Det gäller fortfarande att få tag i tillräckligt med råmaterial. För litiumjonbatterier räknas litium, kobolt och naturlig grafit redan som kritiska material i EU och konkurrensen är hård även om nickel. Så risken är att flaskhalsen bara flyttas i värdekedjan.

– Ja, man kommer inte undan tillförselproblematiken bara för att man börjar med celltillverkning, men man kommer undan en bit av den. Och när AB Volvo säger att de vill ha grejer är det ett något tyngre argument än om en underleverantör säger det. Det sätter mer tyngd bakom, säger Mikael Wickelgren.

Läs mer: Så mycket effekt kräver nya batterifabriken

Kristina Edström pekar också på en annan möjlig orsak till varför Volvokoncernen väljer att satsa på egen celltillverkning. Det kan bero på svårigheten att få tag på batterier som är tillräckligt anpassade till tunga fordon, eftersom dagens tillverkning av batterier i huvudsak inriktas på personbilssektorn.

En battericell är alltid en balansgång mellan energi och effekt. Ska cellen ha stor energilagringskapacitet brukar det innebära en lägre förmåga att leverera hög uteffekt, och tvärtom.

”Man kan laborera med porstorlek”

För små personbilar är det framför allt energilagringskapaciteten som har prioriterats. Med mycket energi i batteriet går det att köra bilen en lång sträcka.

Men för tunga fordon blir det mycket viktigare att batteriet kan leverera en hög effekt. Det är det som behövs för att tung last ska kunna dras uppför branta backar.

Avvägningen mellan energi och effekt i en battericell handlar framför allt om tjockleken på elektrodmaterialet. Ett tjockt lager gör att mycket energi kan lagras i cellen, men ger lägre effekt eftersom det tar längre tid för litiumjoncellerna att tränga in i elektrodmaterialet.

Läs mer: Scanias batterichef om nya fabriken: ”Väldigt hög automationsnivå"

Men det finns en del knep att ta till för att få höga värden på både energi och effekt.

– Det handlar om hur man designar elektroderna så att elektrod och elektrolyt har en bra kontakt så att laddningen kan föras in i materialet ganska snabbt. Man kan laborera med porstorlek och hur man orienterar partiklarna i elektroden, säger Kristina Edström.

”Litiumjonbatteriet blir ganska svårslaget”

Med celltillverkning under eget tak blir det enklare för Volvokoncernen att skapa batterier som passar för de egna lastbilarna, bussarna och anläggningsmaskinerna.

– Jag vet att andra tillverkare av stora fordon är bekymrade för att de inte får tag på tillräckligt med effektoptimerade batterier eftersom de stora batteritillverkarna koncentrerar sig på energioptimerade batterier, säger Kristina Edström.

Kristina Edström, professor i oorganisk kemi vid Uppsala universitet. Foto: Staffan Claesson

Exakt vilken celltyp som Volvokoncernen vill satsa på i Mariestad vill presschef Claes Eliasson inte uppge eftersom fabriksplanerna är i ett tidigt skede. Dessutom sker batteriteknikutvecklingen mycket snabbt. Men presschefen säger ändå att både litiumjonbatterier och litiummetallbatterier med fast elektrolyt, så kallad solid state, kan komma i fråga.

Kristina Edström bedömer att litiumjonbatteriet kommer att vara en het kandidat under ganska lång tid framöver, samtidigt som hon uppmuntrar Volvo att undersöka solid state.

– Jag tror att litiumjonbatteriet blir ganska svårslaget. Med någon annan kemi måste man visa att man kan uppnå samma stabilitet vid den kapaciteten, och det tar tid. Men jag tror att man kan gå till de nya generationerna, till exempel LNMO, där man får mer energi per volymenhet, säger hon.

”LFP är väldigt intressant för stora fordon”

LNMO är en typ av litiumjoncell där katoden består av litium, nickel, mangan och syre. Materialet är hett i forskarvärlden för att det skulle kunna få upp spänningen i battericellen så att energilagringsförmågan ökar. Tio procents längre räckvidd i en elbil är förhoppningen.

Batteriforskarna i Uppsala ser Burak Aktekins avhandling som ett genombrott. Han kunde visa vad stabilitetsproblemen i så kallade LNMO-celler berodde på. Foto: Staffan Claesson

Men än så länge finns inga LNMO-batterier på marknaden. Svårigheten är att katodmaterialet är mycket reaktivt och bryts ned av elektrolyten. Grafen är ett spår som Uppsalaföretaget Graphmatech jobbar med för att skydda katodmateialet.

– LNMO närmar sig ganska mycket nu. Med dem minskar man mängden kobolt så mycket man kan, det är bara en liten, liten fraktion kvar. Men de är svåra, säger Kristina Edström.

Även LFP, en annan typ av litiumjoncell där katoden består av litium, järn och fosfat, tror hon kan fungera som en stabil trotjänare i den nya Volvofabriken.

– Det är något man kan få i gång snabbt i en ny fabrik. LFP är en baskemi som inte kan ge lika hög kapacitet som NMC men man har lyckats få upp energimängden väldigt mycket på senare tid genom att minska mängden inaktivt material i cellen. Det är väldigt intressant för stora fordon, säger Kristina Edström.

”De måste flörta med dem som redan kan det här”

Den allra största utmaningen för Volvokoncernen blir att få tag på tillräckligt med kompetent personal. Det är både Kristina Edström och Mikael Wickelgren överens om.

– Det gäller universitetsutbildat folk men också gymnasiekompetens, högskoleingenjörer och yrkesutbildade. Det behövs stora volymer ganska snabbt, säger Kristina Edström.

Mikael Wickelgren, fordonsforskare och docent i företagsekonomi vid Högskolan i Skövde. Foto: Pressbild

– Batterisidan är det som Volvo i dag har minst kompetens och erfarenhet av. De behöver kompetens om styr- och reglerteknik för el, batteriteknik och batterikemi. De måste flörta med dem som redan kan det här och de människorna jagas över hela världen, säger Mikael Wickelgren.

Flera typer av litiumjonbatterier

Olika typer av litiumjonbatterier brukar benämnas efter sammansättningen av det aktiva materialet i katoden. Den vanligaste typen i elbilar är NMC och NCA. Vanligast i mobiltelefoner och bärbara datorer är LCO.

NMC står för nickel, mangan och kobolt.

NCA står för nickel, kobolt och aluminium.

LFP står för litium, järn och fosfat.

LCO står för litium, kobolt och syre.

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.

  Kommentarer

Debatt