Svenska sensorer ger bättre batterier

Mättekniken har utvecklats av forskare vid Chalmers tekniska högskola och bygger på det optiska fenomenet plasmoner. Det uppstår tillfälligt när filmer eller partiklar av metall belyses med ljus.

Plasmoner är känsliga för förändringar i sin närhet och kan därför fungera som hyperkänsliga sensorer, som skvallrar om vad som händer på nanonivå.

Forskningsresultaten ledde till att företaget Insplorion avknoppades 2010. Från början var tanken att använda sensortekniken i mätinstrument för forskare, samt att ta fram bättre katalysatorer.

Nu har företaget fått en ny inriktning: Övervakning av batterier på cellnivå.

– Vi hade en dialog med Volvo för ett par år sedan och de uttryckte stora behov av att kunna optimera batterier, berättar Patrik Dahlqvist, vd på Insplorion.

Företaget insåg snabbt att sensortekniken matchade Volvos behov väldigt bra. En sensor i form av en tunn glasfiber belagd med nanopartiklar av guld kunde stoppas ner i battericellen vid tillverkningen. Sensorn kan sedan rapportera information om de kemiska förändringarna i cellen, till exempel koncentrationen av litiumjoner i elektrolyten, under drift.

– När styrsystemet inte bara får voltametrisk eller elektronräkningsdata kan det optimera mer. Då kan batteriet gå mycket närmare marginalerna, som är ganska stora i dag, säger Patrik Dahlqvist.

I stället för att bara laddas ur till 75 procent ska 95 procent av batteriets kapacitet kunna användas. Samma sak gäller för uppladdningen.

Än så länge är planen att sensormätningen ska fungera som ett komplement till den voltametriska mätningen. Men längre fram tror Insplorion att den nya övervakningstekniken räcker.

Ihop med den skotska batteritillverkaren AGM Batteries testade Insplorion att sensorerna inte skulle försämra batteriernas kapacitet eller påverka produktionsprocessen. Till exempel prövades flera olika tjocklekar på glasfibern innan företaget landade på 125 mikrometer.

– Det var första studien på kommersiella batterier, det var väldigt roligt att se att det funkade, berättar Patrik Dahlqvist.

Fordonsindustrin är mycket intresserad av tekniken, enligt Patrik Dahlqvist. Men det återstår en hel del validering innan sensorerna finns i elbilar.

Företaget söker pengar från EU för att kunna göra simuleringar av hur tekniken skulle fungera i ett batterisystem i en bil. Därefter är nästa steg att testa en prototyp i verkliga bilar. Förhoppningen är att det ska ske under nästa år.

Parallellt arbetar Insplorion med att tillverka hela batterisystem med inbyggda sensorer för nischade mindre marknader, till exempel inom energilagring och eldrivna verktyg.

– Lyckas vi göra en bra batterisensor kan det ha jättebetydelse för samhället i stort, säger Elin Langhammer, teknisk chef på Insplorion.

Företaget anser sig vara ensamt om teknik som kan övervaka battericellers kemiska liv.

– Flera aktörer jobbar med att ge mer och andra signaler än voltametrisk data, men än har vi inte hittat någon annan som mäter i kemin. Det är svårt eftersom sensorn måste vara så liten. Det är vår fördel, säger Patrik Dahlqvist.