En ny oppfinnelse kan komme til å velte om på batterimarkedet. Cadenza Innovations nye batteriplattform kan gi langt høyere energitetthet med dagens batterikjemi, og teknologien kan kommersialiseres svært raskt.
– Om vi kan kommersialisere plattformen raskt, kommer vi til å se en dobling av energien per kilowattime i batterier de neste ti årene.
Det sier Christina Lampe-Önnerud. I Sverige går hun under kjælenavnet «batteridrottningen».
Både hun og mannen Per Önnerud er batterispesialister utdannet ved universitetet i Uppsala.
De grunnla batteriteknologibedriften Boston-Power i 2005, som ble solgt til kinesiske eiere i 2012.
Hun utviklet blant annet batterier med høy energitetthet til bærbare PC-er, mobiltelefoner, og senere elbiler og hybrider, og har sitt navn på over 200 batteripatenter.
Mener ny arkitektur vil sette i gang en revolusjon
Siden salget har hun jobbet med et nytt batterikonsept, og sammen med ektemannen etablert selskapet Cadenza Innovation.
Cadenza har utviklet en ny måte å pakke batterier på, som potensielt kan gi batterier med langt høyere energitetthet.
Nå står vi potensielt overfor en revolusjon innen batteriteknologi, tror Lampe-Önnerud.
Cadenzas mål er å få batteriindustrien over på denne løsningen, som skal være både billigere og bedre, og som Lampe-Önnerud mener kan demokratisere batteriproduksjonen.
Flere celler pakkes sammen til én
Kort sagt består løsningen av en keramisk blokk hvor battericellenes såkalte jelly rolls, altså et materiale som skiller anode og katode, plasseres i sylindriske hull. På samme måte som materialet er rullet sammen og plassert i en aluminiumsylinder i en tradisjonell 18650-celle.
En måte å se det på, er at flere battericeller er pakket inn i én celle.
En kan sammenligne løsningen med for eksempel Teslas batterier. Her er individuelle celler koblet sammen til et stort batteri.
I Cadenzas design er det bare innmaten i de individuelle cellene som brukes, og plasseres i en keramisk beholder. Denne beholderen er pakket inn i én aluminiumsboks, som fungerer som én celle.
Forenkler designen
Designen sparer en hel del komponenter. I tradisjonell batteridesign må hver enkelt sylindercelle ha sitt eget etui, kobles sammen med ledere, hver celle må ha egen trykkventil og annet. Dette gjør batteriet totalt sett billigere.
Den keramiske beholderen er også termisk isolerende og flammehemmende, slik at om noe går galt i en jelly roll, skal ikke dette påvirke de omkringliggende. Alle rullene er imidlertid i atmosfærisk kontakt, noe som forenkler designen.
Denne måten å pakke jelly rolls på, gjør også at man unngår celler som ekspanderer. Dermed kan de også pakkes tettere.
Til sammen er hver celle komplisert på innsiden, men enkel på utsiden. Den keramiske beholderen kan også utformes etter ønskede spesifikasjoner, slik at det kan bygges batterier med alle mulige formfaktorer.
Kan tilpasses
De har til nå vist frem en battericelle basert på en keramisk blokk med plass til 24 jelly rolls. Denne kan utformes med større eller mindre kapasitet alt etter hva den skal brukes til.
– Drømmen har vært å lage en Lego-brikke. Vi kan drive ned vekt, volum og kostnad, og øke sikkerheten, sier Lampe-Önnerud til Teknisk Ukeblad.
– Dette er en stor mulighet til å hjelpe verden til mer miljøvennlig teknologi. Dette kan holde det billig, men med høy standard. Det gir mest mulig energi til lavest mulig pris.
Hun beskriver arkitekturen som agnostisk til batterikjemi. Altså kan forskjellige typer batteriteknologi integreres i løsningen.
Utvikler batteri til Fiat
Hun forteller at Cadenza Innovation har fått stor interesse fra flere aktører, og at de nå jobber med Fiat Chrysler Automobiles (FCA) for å utvikle en batteripakke som skal demonstreres i en Fiat 500e. Dette gjøres i forbindelse med et offentlig forskningsprogram i USA, finansiert av blant andre det amerikanske energidepartementet.
I tillegg til FCA, jobber Cadenza med Alcoa, Karotech, Morgan Thermal Ceramics, ABB og NREL.
På sikt ønsker de at hvem som helst skal kunne ta teknologien i bruk, ved å lisensiere den. Det kan gi alle parter fordeler, tror hun.
– Om for eksempel Sony skulle laget batterier med vår løsning, så har de 30 års erfaring med batterikjemi. De kan beholde sin kjernekompetanse, og så benytte vår arkitektur, øke sine marginer og samtidig selge til en lavere pris, sier Lampe-Önnerud.
- Trosser virkningsgraden: Derfor produserer japanerne hydrogenbiler
Demokratisering av batteriproduksjon
I tillegg til etablerte batteriprodusenter, ser hun for seg at nye aktører kan ta den i bruk.
Delene er i seg selv tilgjengelige på det åpne markedet, enten det er snakk om jelly rolls, eller materialene som trengs til den keramiske beholderen. Det kutter også mellommannen.
– Det driver ned kostnaden, og kan bety er regimeskifte i hvordan batteriindustrien er organisert. De eksisterende kan bruke sin kompetanse, mens nye produsenter kan lage sine egne batterier, særlig de som har kompetanse innen metallhåndtering.
Cadenza Innovation skal ikke selv produsere batterier. De ønsker heller å være et samlingspunkt for industrien, og gjøre det enklere for de som ønsker å teste ut ny batteriteknologi. Det kan for eksempel være en ny type anode, eller andre nyvinninger.
Foruten elbil, ser Lampe-Önnerud for seg at teknologien også blir viktig i elektrisitetsnett, for å kunne ta av for effekttopper. Hun mener deres design vil være spesielt godt egnet, siden man kan bruke batterier som i utgangspunktet er laget for å ha stor lagringskapasitet, til å ta ut stor effekt.
Lengre rekkevidde til elbiler
Elbiler kan dra nytte av teknologien på en rekke områder. Hun har tidligere sagt at en Tesla kunne hatt 70 prosent lengre rekkevidde dersom den benyttet Cadenzas teknologi.
– Med vår teknologi, så er det mer effektiv volumbruk. Det åpner for mindre biler med lengre kjørelengde. Men kan kan også øke kjørelengden ved å sette inn våre batterier. Ideen er å drive ned kostnaden.
I 2009, mens hun var i Boston-Power, var hun del av et team som bygget en elektrisk Saab 9-3 på oppdrag fra General Motors. De endte opp med en bil som hadde over 300 kilometers rekkevidde per lading.
– Hele idéen var å elektrifisere en eksisterende bil. Det var som å leke med Meccano da man var liten. Tesla derimot, er en plattform hvor man har designet inn batteriene. Det er med på å drive ned kostnadene.
– Bilbransjen bruker mange år på å ta frem nye modeller, og må finne batterier som passer inn i eksisterende plattformer, eller optimaliserte varianter av gamle plattformer.
Ser mot 125 dollar per kilowattime
Energi per volum er et viktig moment, men Lampe-Önnerud mener det er viktigere å se på energi per applikasjon.
Men prisene per kilowattime er stadig på vei nedover, og hun sier at Cadenza viser veien til 125 dollar per kilowattime.
Det tror hun blir avgjørende i et systemtenkingsperspektiv, hvor batterier blir en integrert del av elektrisitetsforsyningen.
Da kan batterier og fornybar energi i elektrisitetsnettet konkurrere med prisene på fossilt drivstoff. Det vil igjen føre til så lav strømpris at en elbil vil være svært mye billigere i drift enn en fossilbil.
– Man kan fylle opp bilen for 8 cent per gallon i stedet for to til tre dollar per gallon som i dag. Det blir en svært stor forskjell, for elkostnadene blir veldig billige.
– Vi befinner oss i et brytningspunkt, og om vi bestemmer oss for å anvende oss av disse teknologiene, kommer det til å bli heftig, sier hun.
Hun tror de neste fem årene blir veldig spennende. Om plattformen deres kombineres med riktige materialer og kjemi, tror hun at vi kommer til å se en dobling i energitettheten i batteriene de neste ti årene. Systemtenking vil samtidig bidra til å dra prisene videre nedover.
– Vi har alle muligheter til å lykkes. Men ingen aktør sitter på all kompetansen alene. Alle må samarbeide, både de som forstår kostnader, kjemi, ytelse, design av transportmidler og elektrisitetsnett.
Stor interesse
Hun forteller at det er stor interesse rundt arkitekturen, og mange vil komme i gang med den raskt. I prinsippet er oppfinnelsen ferdig, men etter å ha tatt inn kapital skal de nå ansette flere ingeniører og teknologer for å utvikle den videre.
Om alt går så bra som Lampe-Önnerud tror, kan elbilen snart bli førstevalget.
– Det er gøy at elbiler selger så godt i Norge og Skandinavia. Det viser at det er høy bevissthet blant folk, og at politikerne vil fremme denne teknologien. Og det viser at det er mulig.
Hun har i alle tilfeller stor tro på at Cadenza, med teknologien de har utviklet i det stille i fire år, nå har en unik mulighet.
– Det kjennes luksuriøst å sitte i denne posisjonen vi nå sitter i. Det er store klimatrusler, og folk har blitt oppmerksom på det. Vi har muligheten til å snu klimakrisen til noe positivt, og skape grønne arbeidsplasser.
