De aller fleste elbilbatterier har litt silisium i batteriene. Men grunnstoffet, som lover stor energitetthet, er ikke uten problemer. Det er vanskelig å blande inn så mye som man ønsker, og kjemien kan endre seg over tid.
Norske Cenate er nå i gang med å bygge det de kaller en fullskala pilotfabrikk som skal kunne forsyne opptil 200.000 elbiler årlig. Det er bare en liten begynnelse om dette går som selskapet håper.
Selskapet har jobbet med problemstillingen i mange år. Teamet bak selskapet springer ut fra REC, Dynatec, IFE og andre norske forskningsmiljøer. Cenate har utviklet en type nano-silisium; Silicon Nano Robust, som er mindre problematisk i en blanding med grafitt, og som ikke så lett endrer form. Som navnet tyder på er materialpulveret mindre, men også mer robust enn dagens silisiumprodukter som benyttes i batterier.
Flere andre norske aktører sikter seg inn mot batterimarkedet, med ulike løsninger. Blant annet presenterte Elkem i fjor planer om grafittproduksjon i Norge, og flere aktører har konkrete planer for produksjon av battericeller til europeisk bilbransje.
Lettere og bedre
Ved å bruke et kilo silisium kan man redusere grafittmengden i anoden på batteriet med nesten 10 kilo. Per kilo bruker man omtrent like mye energi når man framstiller Cenates Silicon Nano Robust som grafitt. Det betyr at batteriene blir mindre energikrevende å fremstille, i tillegg til at den lavere vekten vil gjøre bilene at trenger mindre strøm i bruk.
Når batterimaterialene ikke lenger kan gjenbrukes eller resirkuleres, vil silisium går tilbake til naturen, hvor det allerede er vårt nest mest utbredte grunnstoff etter oksygen.
– Det er vanskelig å anslå hvor stor silisiumandel batteriprodusentene benytter i dag. Den varierer, men er neppe mer enn 10 prosent målt i anodens energiandel når batteriene er nye. Problemet er at slike materialer degraderer over tid. Det er ikke bra for kapasiteten til batteriet, sier daglig leder i Cenate, Erik Sauar.
Langt mer energitette
Tesla annonserte på selskapets batteridag i fjor høst, at de vil jobbe for å benytte silisium i større grad framover. Ifølge Tesla selv har selskapet funnet en løsning som tillater ekspansjon uten at anoden skades, ved hjelp av et bindemiddel.
Ifølge Sauar er silisiumløsningen til Cenate mer stabil enn kundenes referanse-silisium i dag, som kommer fra noen av de beste batteriprodusentene i verden. Dermed blir det mulig å øke andelen ut over det som er vanlig i dag.
– Vi sikter mot en andel mellom 10 og 30 prosent av energiinnholdet bundet til silisium, og det kan blir høyere. Det vil bidra til vesentlig mer energitette batterier, sier Sauar.
Stor samarbeidspartner
Det vil ta tid før Cenate underskriver de første kontraktene, men mange er interessert og de selger stadig mindre kvanta til batteriprodusenter. Det å bytte viktige materialer i batterikjemien er ikke noe produsentene gjør raskt, siden alle elbiler selges med garanti. Men de fleste er interessert i å øke andelen silisium, og Cenate nærmer seg de siste to trinnene i kvalifiseringsprosessen til en veldig stor batteriprodusent.
– Vi kan ikke si hvem vi snakker med, men det er ikke en europeisk produsent. Målet vårt er å starte prosessen i år, og den vil ta noe over et år å gjennomføre. Vi kunne jo ønske oss at slike prosesser gikk raskere, men i praksis er de bestemt av garantiene batteriprodusentene må utstede.
Patentsøknader levert
Det at Cenate nå bygger den første fabrikken betyr ikke at de sier seg ferdig med produktet. Selskapet jobber videre med å forbedre det. Spesielt de ytre overflatene som omslutter den knøttlille nanokjernen av kjernen av silisiumlegering.
– Vi bygger partiklene fra silangass. De er så små at det ikke er mulig å knuse seg ned til den størrelsen vi trenger, og som er viktig for stabiliteten. Vi har søkt patent på en gruppe legeringinger vi benytter i partiklene. Så langt ser det veldig bra ut og det vil gi oss en svært god posisjon i dette markedet, sier Sauar.
Selv om batterier bygget med Cenates Silicon Nano Robust vil ha lavere vekt mener Sauar at effekten av å kunne redusere batterienes volum er viktigere.
– Moderne elbiler har svært god regenerering av energi. Det gjør at vekten spiller mindre rolle. Volumet derimot påvirker luftmotstanden. Det vil ha større betydning for energiforbruket når man kjører fort.
