Hoppa till huvudinnehåll
RISE logo

En batterirevolution kan redan ha startats

Energilagring i batterier kommer bli allt viktigare när världen använder mer energi från förnybara källor. Men för att nå dit behöver batterierna bli billigare. Ett RISE-projekt har visat att en ny väg kan vara möjlig med hjälp av tryckteknik.
– Det är ingen annan som gjort det vi gjort, säger Mats Sandberg på RISE.

1958 tog världen ett stort steg in i dataåldern när elektroniska kretsar gick från att vara olika komponenter som löddes ihop till att bli integrerade kretsar. Utan IC-kretsarna eller datachipsen skulle det behövas en lastbil för att rymma kraften i dagens mobiltelefoner.

Om batterierna i RISE Modulitprojekt kommer ge samma långtgående effekter återstår att se. Men principen är densamma. Istället för att bygga enskilda batterier som sedan kopplas samman trycker man så kallade moduliter som innehåller flera integrerade energiceller.

– Jag var på plats vid några av tryckningarna. Att vara där och se, och att jobba med händerna är en speciell känsla. Man kommer på nya problem och lösningar, säger Mats Sandberg.

Tryckeriet är Printed Electronics Arena i Norrköping som varit en förutsättning för att lyckas med projektet. Här har man kunnat prova sig fram till lösningarna för att trycka elektroder, kretsar omgivande elektrolyter för att få energicellerna att fungera och arbeta tillsammans. Dessutom kunde man lösa rent praktiska problem som hur man ska vika batteriarket för att få det hundra procent tätt.

Att hitta möjligheter att kapa kostnader för batteriproduktion har varit ett av målen med projektet. Ett av problemen vid seriekoppling av batterier är att batterierna måste balanseras för att ligga på samma nivå. Annars riskerar batterierna att skadas eller gå sönder efter upprepade laddnings och urladdningscykler.

– För superkondensatormoduler kan integrering, skydd och balansering stå för 50 procent av kostnaden, säger Mats Sandberg.

Lägre totalkostnader med modulitkoncept

Det är en av anledningarna till att modulitprojektet är intressant. I den integrerade protypen med fem seriekopplade superkondensatorceller behövs inga externa balanserare då dessa är tryckta på samma substrat som elektroderna.

– Mycket av dagens forskning inom batteriområdet handlar om att maximera enskilda celler eller ingående material för elektroder och elektrolyter. Men man tittar inte på helhetskostnaderna för elektrokemisk energilagring, trots att kostnader är i stort sett det enda som industrin pratar om – det är för dyrt med elektrokemisk energilagring i dag.

– Vi har visat att modulitkonceptet är ett framkomligt tilllverkningskoncept och att det kan leda till lägre totalkostnader för elektrokemisk energilagring. I framtiden kan det leda till bättre förutsättningar för användning av förnybara energikällor och smarta energilösningar eftersom tillverkningskostnaden blir lägre

Simuleringsmiljö skapar unika möjligheter

Utöver trycktekniken har det inom ramen för projektet även byggts upp en simuleringsmiljö för att kunna prova batterierna innan tryckning. Med modeller utvecklade i MODULIT-projektet kan man simulera funktionen hos hela moduler samt kretsar, komponenter och material som dessa är uppbyggda av. Modellverktygen skapar unika möjligheter att designa elektrokemiska energilagringslösningar utifrån krav på kapacitet och krav på skydd och balansering på ett nytt sätt. Dessutom undersöks möjligheten att fylla porös cellulosa, cellulosa-areogeler, med elektroder för att skapa metallfria batterier.

– Nu tittar vi på hur man kan komma vidare. Det vore spännande att kombinera trycktekniken med litiumjonteknik, säger Mats Sandberg.