HERØYA: Miljøbil Grenland er nå i ferd med å sluttføre den kompliserte jobben å konstruere og bygge en litiumionebatteripakke som skal brukes i den første elbilen til morselskapet, indiske Tata Motors.

De første elektrifiserte Tata Indica Vista skal leveres denne høsten, med batteri laget på Herøya.

Passer Norge

Her benyttes innkjøpte celler, men om to-tre år skal selskapet også produsere cellene selv. Til det som kanskje blir helnorske batterier:

– Vi har identifisert mange nok norske leverandører til at vi kan lage et litiumionebatteri basert på utelukkende norske råmaterialer. Hvis det er noe som kan lønne seg i Norge i framtida, så er det denne type kunnskaps- og teknologidrevet produksjon med lite håndarbeid, sier Ivar Bynhildsvoll som er direktør i Miljøbil Grenland.

Han forteller at selskapet ønsker å sette opp et pilotanlegg i tilknytning til den kommende cellefabrikken for å drive nødvendig FoU.

Miljøbil Grenland skal produsere batteripakkene, mens Tata i England har ansvaret for bilintegrasjonen. Bilene kommer som skall, såkalte «glidere», fra i India.

I påvente av at de får opp egen celleproduksjon, tegnet Miljøbil nylig en leveringskontrakt med koreanske Energy Innovation Group (EIG) som skal levere inntil to millioner battericeller i perioden fram til 2012.

Prioriterer pakker først

Opprinnelig var planen å starte med cellefabrikk, men finanskrisa sørget for at timeplanen måtte justeres, forklarer teknisk direktør Lars Ole Valøen.

– Å starte battericelleproduksjon er et treårig prosjekt og krever langt mer penger i bunn. Ved å starte med batteripakkene kunne vi starte mer i det små og sørge for kontantstrøm inn, sier Valøen.

Han og kollegene er nå på femte generasjon av sin litiumionebatteripakke. Det er sjette generasjon som skal monteres i bilene som skal ut på markedet mot slutten av året. De første skal settes inn i et britisk testprogram som heter Cabled.

– Førstegenerasjon var rimelig elementær, men nå begynner det å se ganske automotivt ut. Utviklingsprogrammet har vært meget effektivt, strake veien uten noen blindveier i øst og vest. Engineeringkostnadene våre ligger langt under alle andre. Hver krone er brukt på begge sider. Vi hadde oppstartsår midt i finanskrisen. Det unner jeg ingen, sier Valøen.

Batteriet

Fram til Tata Indica EV er ute på markedet, er Valøen tilbakeholden med detaljene angående batteripakken. Det er et voldsomt press etter data om forskjellige batteriløsninger nå om dagen, forteller han.

Men det er ingen hemmelighet at energiinnholdet er cirka 26 kWh og at kjemien baserer seg på blandoksid – kobolt, nikkel og mangan. Kjemien har likheter med den som brukes i for eksempel Thinks litiumionebatterier (EnerDel), selv om blandingsforholdet er forskjellig.

Valøen påpeker samtidig at de valgte kjemi før de fleste andre offentliggjorde sine valg av katodematerialer.

– Det er hyggelig å se at andre følger etter i samme retning, samtidig som det fungerer som en slags kvalitetssikring av de valgene som ble gjort.

– Valideringsprosessen som vi fortsatt er inne i, er en kjempejobb. Batteripakken må være meget robust ettersom den skal motstå både et tøft mekanisk miljø, et tøft elektrisk miljø og et tøft kjemisk miljø. Og dette skal fungere i bilen, ikke bare på testbenken. Så langt har vi lovende kulde- og varmetester. Den kjemien vi har valgt, er et godt kompromiss mellom ytelse på ulike temperaturer, effekt og selvsagt sikkerhet. Ulempen er at i en konvertert bil, får batteripakken kun den plassen som er til overs, sier teknologidirektøren.

Det har de løst ved å dele opp batteripakken i to bokser på henholdsvis bak- og framsiden av bakakslingen.

I dag kan Miljøbil Grenland lage cirka én batteripakke om dagen. Foreløpig er det en manuell linje, men det må nødvendigvis komme en god del automatisering rimelig kjapt når produksjonskapasiteten skal skaleres opp til fem tusen pakker i året. Det er produksjonsvennligheten som har måttet lide litt som følge av det tette utviklingsløpet.

Miljøvennlig produksjon

Miljøbil Grenland har fått støtte fra Forskningsrådet til to brukerstyrte innovasjonsprosjekt (BIP).

Det første ligger til det såkalte Nanomatprogrammet og tar for seg det å lage gode elektroder som er det første steget mot å lage en god battericelle. Det handler hovedsakelig om å få kontroll på bestrykningsteknologien.

Og ikke minst handler prosjektet om å finne fram til en bestrykningsprosess uten bruk av N-Metyl-2-pyrrolidon (NMP). Alle som produserer celler i stort volum i dag benytter NMP som løsningsmiddel, men det ligger an til å komme utslippsbegrensninger.

– Problemet er at dette kjemikaliet kan være ekstremt skadelig for folk. Navnet Miljøbil forplikter også når det gjelder selve produksjonsprosessen. Vi har oppløftende labtester, selv om det ikke er noen tvil om at vi gjorde et bedriftsstrategisk valg ved å ofre timeplanen for miljøet, sier Valøen.

BIP nummer to handler om å ta fram et nytt pakke- og styringssystem for batteripakker. I tillegg skal Miljøbil Grenland levere batteripakke til et nytt EU-prosjekt.

Vil halvere prisen

Det er altså sjette generasjon batteri som kommer i de første Indica Vista-elbilene. Valøen arbeider samtidig allerede med generasjon åtte som vil ha egenproduserte celler og med en soleklar forutsetning at kostnadene skal reduseres betydelig. Helst halveres fra dagens kWh-pris på lang sikt.

Valøen peker på at kostnadsreduksjonen med volumproduksjon vil komme innenfor tre områder: på cellenivå, batteristyringssystemet og «alt det andre», altså kraftelektronikkomponenter. Han tror den siste kategorien ikke skal undervurderes, selv om alle i dag snakker om selve battericella.

– I dag finnes det masse standard automotiveprodukter for 12 volt, men nesten ingen ting for høyere spenning. Det vil komme billigere og mer robuste komponenter som er enklere å integrere. Også styringselektronikken er fortsatt i sin barndom, påpeker Valøen.

På cellenivå mener han det er en god del å hente på for eksempel separatorene, som i dag utgjør en stor del av cellekostnaden. Det vil si når volumet blir såpass stort at det forsvarer seg for noen av kjemigigantene å sette opp dedikerte petrokjemiske anlegg for å produsere polymerkvalitet separatorer.

På materialsida peker han på stordriftsfordeler når de aktive materialene kan framstilles i større skala. Anoden er karbon som har en ok råstoffsituasjon, og det er heller ingen store begrensninger på katodesida, altså mangan, nikkel og kobolt.

– Men husk at også katodematerialene er relativt nye. Selv med volumer av bærbare pc-er og mobiltelefoner, har dette vært nisjeindustri. De store kjemiselskapene vil kaste seg på når dette blir mainstream. Dessuten vil det garantert komme nye materialer. Det skjer utrolig mye på materialforskning. Det kan ikke sammenlignes med situasjonen for bare få år siden, sier Valøen.