NY LAB: IFEs gamle sollaboratorium bygges nå om. Her skal seniorforsker Preben Vie og hans kolleger teste og finne levetiden til battericeller fra EnerDel, som han holder i hånda, og andre litiumionebatterier. (Bilde: Per Erlien Dalløkken)

Forutser levetiden på elbilbatterier

Lifetime evaluation and modelling of Li-ion batteries

Prosjektet varer fra nå og ut 2012, har et budsjett på åtte millioner kroner og består av følgende:

  • Teoretiske studier
  • Etablering av batterilab med avansert testutstyr, inkludert klimakammer
  • Testing av celler, moduler og komplette batteripakker under ulike bruks- og lademønstre og klimatiske forhold
  • Kalibrering av teoretisk modell mot testdata
  • Rapportering

Think er prosjekteier og prosjektet støttes av Forskningsrådet.

KJELLER: Det gamle sollaboratoriet på Institutt for energiteknikk (IFE) på Kjeller er i ferd med å bygges om. I løpet av to-tre måneder skal laben i ny tjeneste. Nå er det framtidas elbilbatterier som skal på testbenken.

Think og IFE går sammen i et treårig dypdykk ned i kjemien på de avanserte litiumionebatteriene.





Jakter på levetidsmodell

– Batteriteknologi for elbiler har de siste årene gjort store framskritt. Bransjen er i ferd med å ta i bruk litiumbaserte batterier som utmerker seg med både høy energitetthet, stor effekt og lang levetid. Teknologien er ny og forskerne har ennå ikke full oversikt over hvilke mekanismer som bidrar mest til nedbrytning av batteriene, påpeker teknologidirektør Egil Mollestad i Think.

Selv om man vet at temperaturforhold, lademønster og bruksmønster er viktige parametre, mangler en matematisk modell som beskriver levetiden for batteriene.

Seniorforsker Preben Vie ved IFE sier at det handler om å forstå kjemien i batteriene for deretter å kunne beregne levetiden for små enkeltceller, moduler og hele batteripakker.

– Bilprodusentene ønsker å forstå også det som batteriprodusentene ikke vil fortelle dem. Det vi ønsker å oppnå med prosjektet er til slutt å kunne modelere matematisk hva vi kan forvente av levetid av batteriene. Det vil dessuten være et konkurransefortrinn for Think å forstå batteriteknologien på en helt annen måte, sier Vie.





Empirisk og mekanistisk

Det snart velutstyrte batterilaboratoriet skal være i funksjon i mai/juni, men allerede denne uka starter de første forsøkene etter at ingeniører fra Thinks deleier og batterileverandør EnerDel har vært på besøk.

Vie sier at det er komplekse statistiske oppsett som må til for å se etter sammenhenger mellom battericellenes historikk og levetid.

Preben Vie er seniorforsker ved Institutt for energiteknikk (IFE) på Kjeller.
Vie sier at det er komplekse statistiske oppsett som må til for å se etter sammenhenger mellom battericellenes historikk og levetid. Preben Vie er seniorforsker ved Institutt for energiteknikk (IFE) på Kjeller. Per Erlien Dalløkken

Han sier at de vil tilnærme seg den matematiske modellen fra to sider:

– Den ene er den rent empiriske veien, der vi samler inn statistisk grunnlag og bygger opp kunnskap ut fra dette materialet. Den andre er mer mekanistisk, der vi kjenner kjemien og omtrent hvordan batteriet er bygget, og ut fra det kan bygge modeller for hva som skjer på degraderingssida, forklarer Vie.

Lagringsmessig er varme mest utfordrende. Høyere temperaturer fører til at batteriene degraderer mye raskere. En annen problemstilling er kaldt vær. Det reduserer kapasiteten, gir høyere indre motstand i cellene og dermed mindre effekt.





– Styrker utviklingsmiljøet

Egil Mollestad er fornøyd med å få nye og gode testfasiliteter tilgjengelig i godt innenfor rekkevidden til en Think City.

– Dette er viktig for Think, og det er med på å styrke utviklingsmiljøet vi har ved vårt hovedkontor i Oslo og dets ledende posisjon innen utvikling av elbiler og elbilteknologi, sier Mollestad.

– Vi har de siste årene bygget opp et sterkt batterimiljø med kompetanse både innen elektrokjemi og styringselektronikk. Når vi nå får en velutstyrt batterilab i nærområdet, er vi godt rustet for å kunne evaluere den nye batteriteknologien som etter hvert kommer, legger han til.

Preben Vie, som blant annet sitter i styret i Norsk Hydrogenforum, går ikke helt med på at denne nye satsingen medfører en dreining fra brenselceller til batterier.

– Nei, jeg vil heller si at vi supplerer vårt fokusområde. Vi ser at spesielt på kort sikt er batterier helt essensielt for å oppnå en CO2-fri transport, raskere enn hydrogen kan. På lengre sikt tror jeg imidlertid brenselcellene kommer også i transportsektoren.

– Hva betyr den nye batterilaben for IFE?

– Vi er ganske ferske i batterigamet, selv om vi testet en rekke Zebra-batterier for Think for et par år siden. Nå ønsker vi å bygge opp vår kompetanse, og da er det gunstig å starte med en fundamental forståelse av prosessene i litiumionebatteriene, sier Vie.

Selv om IFE er bundet til Think i dette treårige prosjektet, er instituttet meget interessert i å ta oppdrag for andre elbil- og batteriprodusenter.