Framtidens Industri 1
B ATT ERIT EKNIK Batteritillverkaren CATL present
erade i augusti 2021 den första generationen av företagets natriumjonbatterier, som bygger på samma princip som litiumjonbatterier men använder sig av natriumjoner i stället för litiumjoner. Planen är att den storskaliga tillverkningen av natriumjonbatterier ska vara i gång till 2023. illuStrAtion: CAtl Storskalig tillverkning En annan batteriteknik på frammarsch är natriumjonbatterier. Tekniken bygger på samma princip som litiumjonbatterier, men använder sig av natriumjoner i stället för litiumjoner som laddningsbärare. Natriumjonbatterier har hittills haft en något lägre energidensitet än litiumjonbatterier. Däremot skulle de tack vare att natrium är ett mer vanligt förekommande ämne än litium även kunna tillverkas till betydligt lägre kostnad. Det kinesiska företaget CATL (Contemporary Amperex Technology Limited), som grundades 2011 och idag är en världsledande tillverkare av litiumjonbatterier till både elbilar och energilagringssystem, meddelade i augusti 2021 att de till 2023 planerar att dra i gång den första kommersiella tillverkningen av natriumjonbatterier i stor skala. En flaskhals i kommersialiseringen av ➛ mineralerna på jorden, uppskattar företaget att det jämfört med litiumjonbatterier är möjligt att lagra energi till endast en tiondel av kostnaden. Batterierna riskerar inte heller att överhettas och de är tack vare att de inte innehåller några tungmetaller lätta att återvinna. Form Energy planerar att använda batterierna för att skapa modulära batterisystem som kan placeras var som helst, inklusive i tätbebyggt område, och som kan tillverkas i närheten av den plats där de placeras. Genom att samla allt från ett tiotusental till hundratusentals batterier i containrar eller en byggnad och koppla dem till elnätet kan Form Energys batterisystem även anpassas efter behovet i ett enskilt projekt. Bland Form Energys investerare finns bland annat Bill Gates Breakthrough Energy Ventures och stålföretaget ArcelorMittal. Företagets första batterisystem i kommersiell skala ska tas i drift 2023 hos Great River Energy i Minnesota. Batterisystemet har en total energilagringskapacitet på 150 megawattimmar och en effektkapacitet på 1 megawatt, vilket betyder att det när det är fulladdat kan leverera elektricitet under 150 timmar i sträck. Under 2024 förväntas sedan större batterisystem kunna tas i drift. Ett större batterisystem behöver emellertid inte nödvändigtvis ta större plats. I den konfiguration som har lägst densitet tar ett batterisystem med en effektkapacitet på 1 megawatt cirka 4 000 kvadratmeter i anspråk, men genom att använda konfigurationer med högre densitet är det möjligt att nå upp i en effektkapacitet på mer än 3 megawatt på samma yta. Trots fördelarna är tekniken enligt Form Energy inte tänkt att ersätta litiumjonbatterier för energilagring utan den ska i stället användas som ett komplement till litiumjonbatterier för att leverera förnybar energi till lägsta möjliga kostnad året runt. natriumjonbatterier har länge varit att natriumjoner jämfört med litiumjoner har större volym och därför ställer högre krav på de elektrodmaterial som används. Efter många års forskning har CATL valt att som katodmaterial använda pigmentet preussiskt vitt, med en inre struktur som ordnats om genom att elektronerna flyttats. De har också utvecklat ett hårt kolmaterial med en unik porös struktur, som när det används som anodmaterial gör det möjligt att lagra stora mängder natriumjoner och samtidigt låta dem röra sig snabbt. Dessutom tillåter materialen ett stort antal laddningscykler. Uppsalaföretaget Altris har utvecklat en energisnål metod för att tillverka ett katodmaterial för natriumjonbatterier som endast består av vanligt förekommande ämnen som järn, natrium, kväve och kol. Detta gör det möjligt att tillverka batterier till mycket lägre kostnad. Foto: Altris 50 FRAMTIDENS INDUSTRI 6 2021 Första generationen CATL:s första generation natriumjonbatterier har tack vare de innovationer som företaget gjort en rad fördelar. Bland annat har de en hög energidensitet, som nästan kan mäta sig med energidensiteten hos litiumjonbatterier och som förväntas kunna höjas ytterligare innan den storskaliga produktionen inleds. De kan också laddas snabbt och det tar vid rumstemperatur inte mer än 15 minuter att ladda batteriet till 80 procent av den totala lagringskapaciteten. Dessutom har de utmärkt termisk stabilitet och presterar väl vid låga temperaturer. Det innebär till exempel att självurladdningen är liten även vid minus 20 grader Celsius. Batterierna kan därför med fördel användas i elbilar och anpassas för olika typer av energilagring, särskilt i områden där det är väldigt kallt. Batterierna kan även integreras med litiumjonbatterier på ett effektivt sätt och CATL har tagit fram en lösning som gör det möjligt att kombinera natriumjonbatterier och litiumjonbatterier i olika proportioner