12/28/2020

Episode 311: Materialteknologi kan være løsningen på batteriproblemet

I denne episoden av Teknisk Sett snakker Jan Moberg og Odd-Rikard Valmålt med Ann-Marie Svensson, professor i elektrokemi ved NTNU, om fremtiden for batteriteknologi. De diskuterer fordelene med litium-ion-batterier, utfordringene med å øke energitettheten, og de ulike materialene som brukes i batterier. De nevner også Northvolt og Freyr, to store batterifabrikkprosjekter i Skandinavia, og de diskuterer viktigheten av resirkulering av batterier. Til slutt snakker de om Lithium-Svåbel-batterier og potensialet for fremtidig utvikling.

00:00

I denne episoden diskuterer de den økte interessen for batteriteknologi og fremtiden for litium-ion-batterier.

04:08

Tesla reduserer kobolt i batteriene og satser mer på nikkel, samtidig som forskningen på batteriteknologi er i rask utvikling.

Transkript

*Skjermet*

Velkommen til Teknisk Sett, en podcast fra TU. Mitt navn er Jan Moberg, og jeg sitter fortsatt her på NTNU med Odd-Rikard Valmålt. Hei, Jan. Det er fint, hei. Ja, det er det. Der har vi fått oss eget møterom med litt sprit og diverse. Ja, på hendene. Men nå skal vi snakke om et tema nå.

Som jeg vet du er veldig opptatt av, og egentlig hele Norge har blitt opptatt av. Det er jo helt fantastisk. Ja, jeg merker jo det når vi snakker med vanlige mennesker. Da er de veldig opptatt av batterier. Det er ikke skismøring, det er batterier. Det er batterier. Hva skjer? Hvor lenge varer de? Hvor stor batteri har det tapt seg i ytelse? Altså alt dette her da. Og...

Nå skal vi se litt inn i krystalkula for fremtidens batterier. Ja, det skal vi. Og da har vi fått tak i enda en professor fra NTNU, nemlig Ann-Marie Svensson. Velkommen. Takk, takk. Du er professor i elektrokemi ved Institutt for materialteknologi. Ja. Da tenker vi, da har vi kommet rett. For folk er utrolig opptatt av dette her med batterier.

Og dette bruker jo du dagene dine på. Hvor er vi og hvor skal vi hvis du ser denne kristallkula? Ja, altså for det første så vil jeg jo si at vi har kommet langt med batteri. Du har jo den her litium-ion-teknologien som er utviklet over flere ti år. Og som egentlig har gjort det mulig å utvikle mobil elektronikk.

Som så har ført til masseproduksjon og har ført til at vi på et tidspunkt hadde batteri som det var interessant å sette i en bil. Derfor har det jo tatt videre av med bedre batteri, fortsatt litt simjon, billigere og lengre levetid og så videre.

Det er jo fantastisk å se på denne kostnaden fra Liv ble introdusert, hvor det koster 800 dollar per kilo-time, og til at det nå begynner å nærme seg 100. Man snakker jo om den 100-grensen, og det skal jo videre inn i det. Ja, det skal jo videre inn i det.

Nå investeres det jo veldig stort i bygging av flere fabrikker rundt omkring. Ja, også tett her på Trondheim, både over svenske grenser og litt nordafør. Ja, litt lenger nord er det både på norsk og svensk side store prosjekt. Og sannsynligvis blir det behov for både de og enda flere.

Ja, ja. Projektjonene går jo rett til himmels når det gjelder mobile kjøretøy. Så det er jo nesten ingen grense for hvor mye batteri man trenger hvis du virkelig skal gjøre alvor av å dekarbonisere transport.

Ja, og da trenger vi jo disse fabrikkene. Men litt det vi innledde med, hvor er vi på vei? Det er jo mange dimensjoner her. En ting er prisen, som du var inne på, Rikard. Men du har jo energitetthet og ladesykler og den type ting. Hvor er vi igjen på disse parametrene? Ja, det har jo vist seg vanskelig å...

forbedre energitilheten noe vesentlig. Man har jo jobbet med det veldig lenge nå, så akkurat på den teknologien vi har i dag, så ser man for seg en liten forbedring. Ved å introdusere noen nye materialer, bruke mer silisium i anoden for eksempel, og kanskje mer nikkel i katoden. Vil nikkel på en måte buse spenningen, gjør det ikke det?

Ja, det booster spenningen og også litt lagringskapasitet. Men nikkel er jo billig i forhold til kobolt. Ja, så Tesla satser jo nå på å bruke veldig mye mer nikkel og kvitte seg med kobolt. Ja. Men litt som nikkeloxid har det med å være litt ustabil. Det har vært krevende å få til løsninger som fungerer kommersielt. Da må vi ha elektrokemiker da.

Ja, det kan vi godt ha. Det er vel yrkeskapet av de som skal redde fremtiden. Men det er jo mange som går og håper på at vi kjøper ikke elbil i år, for batteriene blir så mye bedre neste år. Det er kanskje ikke...

Helt riktig, det går sakte der. Ja, altså de blir langsomt bedre fordi at du får kontroll på produksjonsparametret for eksempel, og levetiden har jo blitt veldig mye bedre, og det betyr jo mye for kostnadene av å eie en batteribil.

Ja, er du som fagperson overrasket over at LVT er så bra som den er? Ja, egentlig. Det var ikke det man trodde den gangen man begynte å kjøpe disse bilene, så sa man dette kommer til å forvitre fort. Ja, de første ble jo solgt med tre års garanti på batteripakka. Det er ganske lite for en såpass stor utgift da. Ja, og det er

Det var jo en stor industri. Man så for seg en sånn second life. Brukbatteriet, restverdien på noe annet. Det har jeg ikke tatt av helt tatt. Det er vel noen livsbatterier som har blitt byttet ut, men Tesla har vel aldri avgitt noen utslitte batterier. Det er godt mulig. Men det har vært bedre enn forventet, ja. Sånn at...

Behovet for resirkulering vil jo komme en gang. Men det har ikke kommet så fort, kanskje, som man tror det er. Nei, og det satses jo veldig mye på resirkulering av litt sånne batterier, men råstoffet vil jo sannsynligvis mangle i noen år til. En ting jeg synes var interessant, Anne-Marie, var det du nevnte før sendingen, at

men jeg har ikke tenkt på det, men en måte å redusere vekten på disse batteriene er jo også innkapslingen. Det går jo ganske mye med til hvordan man pakker dette i bilen. Det gjør det. Så de cellene som Tesla bruker, de har jo sånne cylinderforma celler. Hver celle er jo kapslingen

Og neste skritt for de er jo rett og slett å gjøre de cellene mye større. Ja, det har jo blitt lansert. I Battery Days så presenterte de jo en løsning for det. Men så er jo også at de cylindercellene står i en stålkasse, og det skal jo være kollisjonssikkert og så videre.

Ja, og det vil de nemlig bygge inn i hele bilen, altså ikke sånn separat. Ja, et forslag fra den presentasjonen var jo å bruke selve slinderskjelda i bærekonstruksjonen. Ja, og ikke på den seten igjen.

Kasse med masse vegger. Men skal vi her, vi sitter litt sent på høsten i 2020, vente på nye batterier? Nei, jeg tror det er på tide nå å kjøpe elbil. Fordi det er jo viktig med denne avgiften også. Den kan fort bli borte. Så det er absolutt på høytid hvis det ikke er det. Det er et res mellom batterikapasitet og monster. Ja, det er jo veldig interessant.

Vi må komme inn på, for som vi nevnte, vi sitter jo tett på et par store batterifabrikkprosjekter. Northvolt på svenske siden og Freier på norske siden. Hva skjer der egentlig? Hvorfor legger de disse fabrikkene her? Vi har jo snakket med Freier og Rikardt for noen måneder siden, men det er interessant å få perspektivet.

Det er jo ikke bare batteriene som skal leveres, men de er også interessert i å gjøre det på en god måte, produsere det på en god måte. Ja, også i tilfellet Northvolt, det er jo snakk om å ha plass for en stor fabrikk, og energi for en stor fabrikk. Grønn energi, ja. Grønn energi helst.

Northvolt har antagelig sikret seg en del kontrakter med finske materialleverandører. Der har de jo akselerert åpning av gruver, kobalt, litium, og leverer råmaterial inn mot batteriproduksjon. Det er jo det Freyr vil gjøre også.

Ja, og hvor mye finske gruver kan dekke til fabrikkene vet jeg ikke. Nei, det meste er litt som det vil komme fra, sånn inntørket salt. Men det store problemet jeg ser for meg, er at jeg ikke klarer å skalere opp produksjonen. For nå har man begynt å snakke om terrawattimer. Da skal jo stor part av verdens bilproduksjon over.

Det er jo en skala som er hemmelig mye større enn i dag, hvor det er noen titalls gigawattimer. Ja, men det sies jo at det finnes enormt mye lithium i verden. Ja, det gjør det jo. Men det skal graves ut også, eller? Ja da, det skal det. Men da tenker jeg jo, når jeg er inne på den diskusjonen, så kan vi også få en liten oppdatering da, fordi det skjer jo mye på materialfronten også.

i batteriet. Hvor står vi der? Det har vært en utvikling, det har vært mye fokus på å redusere kobolt. Så de første batteriene til Sony var jo basert på koboltoksid. Nå har man erstattet katodemateriale med materialer som er blanding av kobolt, mangan og nikkel.

Nå har det startet med en blanding der du hadde ca. en tredjedel av hver av dem. Men nå er man faktisk så godt som oppe på 80% nikkel, ca. 10% mangan og kobalt. Det er en enorm reduksjon av...

mengde kobolt i batteri sammenlignet med de første batteriene for mobiltelefoner, for eksempel. Dette er sånn du skriver om ukentlig, Adri? Ja, det er jo ikke en parti. Men hva har du å si for kapasiteten til batteriet når du går fra kobolt til nikkel? Det er jo generelt gunstig for kapasiteten, men så er det også sånn at jo mer nikkel du har i det oksidet, jo mer ustabilt blir det.

Det er det problemet man har slitt med å løse. Ja, man ser jo fortsatt at det er mer kopoltfrie batterier nå. Ja. Det finnes to typer strukturer der. Det jeg refererer til først nå er en lagdelt oksid. Det er litt som går inn i lagstrukturen. Og så har du mer enn litt annen funnelsstruktur.

som er helt kobaltfritt og har bare nikkel og mangan. Den finnes vel her i dag ikke i marsielle batteri. Nei. Den jobbes en del med det. Det er et materiale som ikke har høyere kapasitet for lagring av litium, men det har høyere spenning. Ja.

Det er jo viktig for kapasiteten. For energitilheten er det like viktig. Energi er spenningene i strøm. Og så har vi anodesiden med mer silisium. Der har jo Norge mye å bidra med etter hvert. Der er det store satsinger i Norge, både store firmaer som Elke som prøver å utvikle

Silisiumpulver som er egnet for innblanding i batteriet nå. Du har små firma som Senate. Du har firma som prøver seg på å resirkulere solceller. Solcellerskrap bruker de som silisium i batteriet. Poenget der er at vi mangler ikke silisium, men det rene silisiumet.

Ja, men solceller er rent slitsom. Nå sitter vi jo på NTNU, og dere jobber jo tett med Sintef og sånn. Dette må jo være et av de største forskningsfeltene i verden, dette her på batterier. Jeg har ikke noe å ta opp, men for meg er det kanskje det største. Jeg vil gjette på det. Vi har jo vært på konferanser siden midten av 90-tallet, og det har alltid vært...

veldig mye batteri på sånne internasjonale konferanser. Og plutselig for noen år siden så oppdaget man det i Norge at dette var et stort felt. Alle skjønner jo at bil skal over på batteri. Og da blir det jo gigantisk med en gang.

Det har jo vært en enorm industrimobil elektronikk. Det har vært enormt. Og så har vi begynt å snakke om lagring i strømnettet. Altså hva som skal til der. Dette er jo et tema som bare tar oss, Odd-Rikard. Men det er en spennende teknologi til som ligger litt etter. Det er jo Lithium-Svåbel-batteriet. Det er jo så vidt startet kommersielt.

fra England, så vidt jeg vet. Ja, de har vel i hvert fall bygd en produksjonsanlegg som ikke er veldig stort. Men ja, det er absolutt interessant. Det har vært en parti som har vært litt mer umoten, men klart å erstatte de her dyre oksidene med svovel er jo attraktivt. Ja.

Hvis man lykkes med det. Men det er også kapasitetsmessig kan bli ganske interessant. Ja, det er et per vekt mer energitett batteri. Du må løse noen tekniske utfordringer for å klare å lade deg opp og ut mange ganger. Og så har det hatt noen utfordringer på volym. Det har ikke egentlig vært spart noe volym i forhold til litiumion. Men vekt. Ja.

Her er det mange dimensjoner å jobbe på, og vi får bare gjøre som vi noen gang sier, og komme tilbake til tema. Jeg er vel helt sikker på at vi skal. Det tenker jeg tommer det efter. Takk til deg, Ann-Marie Svensson, professor ved NTNU. Takk til Odd Rikardt, og mitt navn er Jan Moberg. Dersom du ønsker å konsumere enda mer innhold fra oss i TUNO og DGNO, anbefaler vi at du blir abonnent.

Det vil gi deg tilgang til alt vårt innhold innen energi, elektrifisering, forsvar, fly, samferdsel, byggenæring, industri, maritime næringer, karriere og mye, mye mer fra vår kjendige redaksjon. Du vil da også få tilgang til alle sakene Odd Rikard skriver om sine 687 favorittområder. Vi har også egne avtaler for bedriftsabonnement, og, som om ikke det var nok, medlemmer av NITO og Tekna for halvpris.

Nevnt i episoden

Litium-ion-batterier

En type batteri som har blitt brukt i mange år, men det er fortsatt mye potensiale for forbedring

Silisium

Et materiale som brukes i batterianoder for å øke energitettheten

Nikkel

Et materiale som brukes i batterikatoder, men det kan være ustabilt

Kobolt

Et materiale som brukes i batterikatoder, men det er dyrt og det er bekymringer om etikken knyttet til utvinningen

Mangan

Et materiale som brukes i batterikatoder, og det er et mer bærekraftig alternativ til kobolt

Tesla

En bilprodusent som satser sterkt på batteriteknologi

Northvolt

Et svensk selskap som bygger en batterifabrikk i Sverige

Freyr

Et norsk selskap som bygger en batterifabrikk i Norge

Sintef

Et norsk forskningsinstitutt som er involvert i batteriforskning

Elkem

Et norsk selskap som produserer silisium for batterier

Senate

Et norsk selskap som jobber med silisium for batterier

Lithium-Svåbel-batterier

En type batteri som er mer energitett enn litium-ion-batterier

En norsk avis som lager podcasten Teknisk Sett

NTNU

Et norsk universitet hvor podcasten er spilt inn

Teknisk Sett

Tittelen på podcasten

Episode 311: Materialteknologi kan være løsningen på batteriproblemet

Tittelen på podcast-episoden

DGNO

Et norsk mediehus som lager podcasten Teknisk Sett

NITO

En norsk fagforening for ingeniører

Tekna

En norsk fagforening for ingeniører

Deltakere

Host

Jan Moberg

Host

Odd-Rikard Valmålt

Guest

I ukens podcast ser vi på batteriteknologien, hvordan den utvikler seg og ikke minst: Hvordan det skal bli billigere og mer effektivt. Hydrogen og brenselsceller er en viktig del av dette bildet, og vår gjest Martin Kirkengen, avdelingsleder energisystemer ved IFE, tror folk vil bli overrasket over hvor mye som vil skje på hydrogenfronten de neste årene. Generelt mener han at mange er overoptimistiske på hvor mye vi skal klare å forandre på fysiske og kjemiske lover, samtidig som det mangler forståelse for prispotensialet som ligger i masseproduksjon.

Se mer

Laster