Beyonder – litium-ionbatterier

I det tidligere trykkeriet utvikles nå norsk superbatteri

Beyonder henter inn utenlandsk kompetanse for å bygge opp norsk batteriindustri.

I testfasen settes battericellene sammen i hanskeboksen med luft uten oksygen eller fuktighet. Denne prosessen, som Fengliu Lou her gjør manuelt, skal industrialiseres.
I testfasen settes battericellene sammen i hanskeboksen med luft uten oksygen eller fuktighet. Denne prosessen, som Fengliu Lou her gjør manuelt, skal industrialiseres. (Foto: Alf Bergin)

Beyonder henter inn utenlandsk kompetanse for å bygge opp norsk batteriindustri.

  • energi

I det tidligere trykkeriet til Schibsted på Forus i Sandnes holder Beyonder til. Her utvikles produksjon av battericeller.

– Vi har gradvis flyttet inn siden mai. Vi trengte mer plass til teknologiutvikling, samtidig som vi må skalere opp produksjonskapasiteten og kompetansen vår, sier Svein Kvernstuen, grunnlegger og daglig leder av battericellebedriften.

Koronapandemien forsinket forsendelsen av maskinene. Nå er de nettopp kommet, men står fortsatt innpakket i lagerhallen. Når pakkeskene er fjernet og maskinene klargjorte for produksjon, forventer Kvernstuen at de første industrielt produserte batteriene er ferdige rundt årsskiftet, med de første salgene i starten av 2021.

Kombinerer egenskapene

Litium-ionbatteri er optimalisert for å lagre mye energi per kilo (Wh/kg), men nedgraderes gradvis. Superkondensatorer er mindre energitette, men tåler langt flere ladesykluser og kan lades/tappes mye raskere.

Beyonders battericelle kombinerer disse batterivariantene. Deres hybridbatteri skal lagre mer energi enn en superkondensator, samtidig som det skal lade raskere og være sikrere enn litium-ionbatteri. Det skal tåle like mange ladesykluser som superkondensatorene og ha en levetid på 20 år.

– Det at vi designer for høy effekt og rask lading, gjør at vi kompromitterer energikapasiteten, som igjen gjør at anoden blir mindre stresset kjemisk og fysisk, og dermed får lengre levetid, forklarer Fengliu Lou, leder av Beyonders forsknings- og utviklingsavdeling.

Siden hybridbatteriet ikke lagrer like mye energi som et litium-ionbatteri, er det ikke beregnet for forbrukermarkedet. Det er tiltenkt industrimarkedet. Blant potensielle kunder, nevner Kvernstuen sol- og vindkraftanlegg, og ladestasjoner for fergeselskap.

– Produksjon av sol- og vindkraft svinger mer enn vannkraften. Det er ikke kraftnettet bygget for. Med vår batteriløsning reguleres de kortsiktige svingningene, sier Kvernstuen.

Beyonder kombinerer de gode egenskapene til litium-ionebatteri og superkondensatorer, men bytter ut grafitten med silisium som kan lagre mer energi. Det gir rask lading, lang levetid og god nok energitetthet. Illustrasjon: Beyonder

Produserer aktivt kull

Katoden til Beyonders hybridbatteri er uten kobolt og nikkel. I stedet brukes aktivt karbon som kan lages av sagflis fra gran og furu. Beyonder produserer sitt eget aktive karbon med sagflis fra et sagbruk i Agder. Idet vi tas med inn i trykkeriets gamle papirlager, kjenner vi den umiskjennelige eimen av noe brent.

– Det er lukten av penger, ler Kvernstuen.

Rotasjonsovnen inntil den ene veggen, er kilden til duften av kroner. Ovnen er designet etter Beyonders egne spesifikasjoner. Den forvandler sagflis til aktivt karbon i en prosess som inkluderer kjemisk etsing og damp.

– Vi kan styre både porestørrelsen og porestørrelsesfordelingen i karbonpartiklene på nanonivå, sier Fengliu, som er hjernen bak Beyonders patenterte prosess.

De små nanoporene i det aktive karbonet lagrer ioner, mens de større porene gir konduktiviteten (nærmest som permeabiliteten i en svamp eller et oljereservoar) som trengs for at ionene skal fraktes raskt inn og ut av de mindre lagringsporene.

– Gjennom denne prosessen, som er billig, bærekraftig og egenutviklet, kan vi tilpasse parameterne og oppnå egenskaper som er 50 prosent bedre enn de ledende på markedet, hevder Kvernstuen.

Les også

Bytter ut grafitt med silisium

Grafitt brukes ofte til å lagre energi i anodene på litium-ionbatteri. Beyonder har valgt å bytte ut grafitten med silisium siden det lagrer mye mer energi.

– Silisium har teoretisk sett mye bedre egenskaper enn grafitt når det gjelder lagring av strøm (3600 mAh/g mot 372 mAh/g), sier Øystein Arild, leder for Institutt for energi- og petroleumsteknologi ved Universitetet i Stavanger (UiS).

Beyonder vil produsere superkondensatorer og litium-ionebatteri (foran), i tillegg til hybridbatteriet bak. – Alle tre batterier kan lages i samme maskin, sier Svein Kvernstuen. Foto: Alf Bergin

UiS samarbeider med Beyonder ved at tre næringsstipendiater veiledes av universitetets professor Zhixin Yu. Den ene stipendiaten jobber med storskala industriell produksjon av aktivt kull basert på norsk treverk i en stor rotasjonsovn. De to andre jobber med konstruksjon av silisiumanoder som kan brukes i praksis, ved å forske på karbonbelagte silisiumnanopartikler og fleksible polymerbindemiddel. Silisium har nemlig en tendens til å sprekke.

– Mens grafitt bare sveller rundt 10 prosent når det fylles med energi, sveller silisium opptil 300 prosent. Derfor vil vi bruke nanosilisiumpulver siden det sprekker i mindre grad, sier Fengliu.

Silisiumpulveret i nanoformat sørger Institutt for energiteknikk (IFE) på Kjeller for.

– Vi har i en årrekke hatt flere felles prosjekt hvor vi har forsket på silisiummaterialer for litium-ionekondensatorer. Vi fortsetter denne utviklingen med Beyonder, sier Hanne Flåten Andersen, avdelingsleder for batteriteknologi ved IFE.

Fabrikk i Rogaland?

Fabrikken på Forus, som per i dag har et areal på 6000 m², skal til neste år utvides med et par tusen m² til. Men det er bare starten. Målet er en fullskalafabrikk for battericeller et passende sted. Helst i Rogaland. Muligens i 2023. Plassering avhenger av tilgang på areal, kraft og personell.

– Samarbeid med unge teknologibedrifter er spennende fordi det ofte er interessante, multidisiplinære vitenskapelige problemstillinger, og fordi det er kjekt å være med på en slik «reise» med en ung og fremadstormende bedrift, sier Øystein Arild, instituttleder ved energi- og petroleumsteknologi ved Universitetet i Stavanger (UiS). Foto: Mari Løvås/UiS

– Mens vi trenger 5 MW til produksjonen her på Forus, snakker vi om et kraftbehov på flere hundre MW til en fullskalafabrikk. Derfor ønsker vi oss synergibedrifter som naboer. Gjerne andre batteriprodusenter, sier Kvernstuen.

I mellomtida øker dagens bemanning fra 15 til 20 i september. Rundt årsskiftet skal de ha blitt til 30. De ansatte rekrutteres i liten grad lokalt.

– Vi har lite industriell kompetanse på batteriteknologi i Norge. Den kompetansen finnes i Asia, spesielt i Kina. Derfor rekrutterer vi nå stort sett fra Asia. Vi trenger kloke hoder, uansett hvor de kommer fra, sier den daglige lederen for bedriften der mer enn halvparten av de ansatte har ikke-norske navn på visittkortene.

– Et internasjonalt miljø er et pluss. Vi skal bygget et godt arbeidsmiljø der de ansatte skal våge å si fra når de oppdager noe de tror er feil, sier han.

Ifølge Kvernstuen er Beyonder finansiert ved hjelp av en blanding av offentlige støtteordninger og private emisjoner. Nå skal de største tekniske utfordringene være løst. Det som gjenstår, er oppskaleringen til en fullskala fabrikk.

Les også

Kommentarer (6)

Kommentarer (6)

Eksklusivt for digitale abonnenter

På forsiden nå