Batterisensor

Batterisensorns möjligheter

Tvärsnittsbild av en battericell med Insplorions batterisensor, som består av NPS-sensorproben, optisk hårdvara med elektronik och en gränssnittsenhet som hanterar kommunikationen mellan den optiska avläsningsenheten och batteriövervakningssystemet.

Insplorions batterisensor gör det möjligt att mäta direkt i batteriets kemi och därmed få en betydligt bättre mätnoggrannhet än vad som idag är möjligt. Det innebär i praktiken att framtidens batterilager eller fordonsbatterier kan utnyttja upp till 50 procent mer av sin laddning.

Genom att utnyttja batterierna bättre genom effektivare mätning och styrning för att veta var gränserna går och därmed kunna gå närmare dem och få ut mer av samma batteri. Det ger flera uppenbara fördelar. Med samma batteri kan en bil till exempel köras längre och laddas snabbare. Även säkerheten kan ökas då ett batteri kan stängas av snabbare innan en explosiv utveckling kan ske. Bättre kontroll ger också batteriet längre livslängd.

Mätning av batteristatus inuti Litium-jonceller med hjälp av vår batterisensor resulterar i upp till 50% ökning i tillgänglig energi och upp till 23% ökad laddningshastighet [1]. Detta resulterar i upp till 38% lägre kostnader på packnivå. Insplorions teknik finns i dag i kommersiellt producerade prototyper och man vet att den går att miniatyrisera och massproducera till en kostnad som är jämförbar med dagens batteristyrsystem.

Batterier en viktig del av energiomställningen

Schematisk bild av litium jon-batteri med Insplorions batterisensormodul (orange och röd) i varje cell.

Övergången till förnybara energikällor är nödvändig för att världen ska nå sina klimatmål. Den förnybara energin behöver lagras. Batterier är därför en viktig del av lösningen; speciellt inom två områden; fordon och energilagring. Inom båda dessa områden bedömer Bolaget att Insplorions sensorteknik har stor potential. Med sensorer som mäter laddningen inuti batteriers kemi kan man, genom bättre övervakning och styrning av batterierna, få ökad energitillgänglighet, effekttillgänglighet, laddningshastighet och minskad explosionsrisk, som alla är viktiga egenskaper både för fordon och batterilager.

Behovet av litium-jon batterier, som är den snabbast växande batteritypen på marknaden, förväntas till 2026 öka mellan 6 till 7 gånger dagens nivåer, enligt Benchmark Mineral Intelligence 2017 [2]. Försäljningen av litium-jon-batterier förväntas öka mellan 2017 och 2025 från 120 GWh till 490 GWh, där fordon svarar för mer än hälften av behovet enligt Avicenne Energy report 2018 [3]. En starkt växande och rörlig marknad innebär större underliggande behov och fler möjliga samarbeten, något som gynnar Insplorion.

Eldrivna fordon

Det görs idag stora satsningar på elbilar, men för att el ska bli den huvudsakliga energikällan för fordon, krävs längre körsträcka per laddning, snabbare laddning och lägre pris. Med Insplorions sensorteknik kan mer energi användas från varje batteri. Detta ger vinst på flera plan, till exempel pris, vikt, volym och miljöeffekt i tillverkningssteget, vilket kan ta batterierna närmare brytpunkten för när det ekonomiskt och funktionsmässigt inte längre är motiverat med förbränningsmotorer i fordon.

Antalet elbilar förväntas öka framåt och av nybilsförsäljningen år 2040 förväntas 54 procent av nybilsförsäljningen bestå av elbilar. 33 procent av hela bilflottan kommer då att bestå av elbilar. Ökningen förväntas ta fart mellan 2025 och 2030, eftersom elbilar då är lönsammare än bensinbilar, även utan subventioner enligt Bloomberg Electric Vehicle Outlook 2017 [4]

Energilagring

Förnybara energikällor som sol- och vindkraft är oregelbundna, och energitillgången följer inte energiuttaget. Därför måste man hitta hållbara sätt att lagra energi för att anpassa tillgång till efterfrågan. Energilagring möjliggör effektiv förvaring av förnybar energi och litium-jonbatterier har många fördelar för energilagring. Det höga priset står dock fortfarande i vägen för bredare användning, vilket skapar en fördelaktig marknadssituation för vår batterisensor, som minskar denna tröskel.

Eftersom det är mindre krav på miniatyrisering och färre regler gällande batterilagring än elfordon, passar detta område dessutom bra för initial marknadspenetrering. 

Kapaciteten för den globala marknaden för energilagring uppgick år 2017 till 6 287 megawatt och förväntas nå ett värde om 51 426 megawatt år 2023. Marknadstillväxten drivs av stigande energikostnader och ökad efterfrågan på förnybara energikällor såsom solenergi. [5] Marknaden för solenergi har de senaste åren kommit att bli en av de snabbast växande industrierna. Tillväxten av solenergilösningar driver på efterfrågan på energilagringssystem, där litium-jon batterier förväntas växa snabbast på grund av sin snabbhet och höga energitäthet [6].

Andrahandsvärde – livscykel

Elbilar och energilagring är kopplade till varandra på flera sätt. Till exempel måste en elbil köras på förnybar el för att maximera dess miljöfördel. Energilagringen drar också nytta av den snabba utvecklingen av batterier som påskyndas av fordonsindustrins produktutveckling. Det finns dock ett område där sambanden kunde vara betydligt större än de är idag, och det är fordonsbatteriers andrahandsmarknad. Den marknaden utnyttjas inte idag, på grund av att man inte kan bedöma ett batteris skick och därför inte heller dess andrahandsvärde eller lämpligt användningsområde. Det gör att det idag knappt existerar en andrahandsmarknad.

Säljaren har också svårt att ge garantier, eftersom de vid en garantisituation inte kan bedöma vad som orsakat felet. Insplorions batterisensor, som mäter och samlar in data under hela batteriets livstid, ger god möjlighet att både fastställa batteriets värde och ge garanti, vilket lägger grunden till en kommersiell andrahandsmarknad av fordonsbatterier.

Insplorions batterisensor kommer inte bara förbättra batteriets funktion för varje användningsområde, men också förbättra övergången mellan användningsområden eftersom den tillhandahåller data som möjliggör en korrekt värdering och beslutsunderlag för återanvändning respektive återvinning.

Teknisk bakgrund

Det har tills nu inte funnits någon teknik för att mäta batteriets State of Charge (SoC), State of Health (SoH) eller temperatur inuti kommersiella Litium-jonbatterier. Istället görs beräkningar baserade på spänning, ström och utvändig temperatur, vilka inte blir speciellt exakta. Osäkerheten i mätresultaten tvingar idag tillverkare och brukare att använda överdimensionerade batterier. På grund av de säkerhetsmarginaler som byggts in i batteri-styrsystem kan inte hela batterikapaciteten utnyttjas, vilket resulterar i ineffektivt utnyttjande av batteriet, försämrad livslängd, långsammare laddning, säkerhetsrisker, brist på information för andra- och tredjelivsbestämning och dåligt utnyttjande av naturresurser.

1. C. Zou, X. Hu, Electrochemical Control of Lithium-Ion Battery Health-Aware Fast Charging. IEEE Transactions on Industrial Electronics. 13 November 2017. DOI: 10.1109/TIE.2017.2772154
2. http://benchmarkminerals.com/where-is-new-lithium-ion-battery-capacity-located/
3. Avicenne Energy 2018
4. https://about.bnef.com/blog/electric-vehicles-to-be-35-of-global-new-car-sales-by-2040/
5. Prescient & Strategic Intelligence, Energy Storage Market by Type (Mechanical, Electrochemical, Thermal, Chemical), by Application (Fuel Saving, Arbitrage, Ancillary Services, Back-Up Supply), by Installation (Front of Meter, Behind the Meter), by Geography (U.S., Canada, Mexico, Germany, Germany, U.K., France, Spain, Italy, China, Japan, India, South Korea, Australia) – Global Market Size, Share, Development, Growth, and Demand Forecast, 2013–2023
6. Mordor Intelligence, Energy Storage Market Size, Share - Segmented by Type (Pumped Storage, Lithium Ion, Flow Battery, Lead Acid Battery), By Application (Residential Commercial and Industrial), Location of Deployment, and Geography - Growth, Trends and Forecast (2019 - 2024)