Op til 90 % af battericellerne i kasserede lithium-ion-batterier kunne genbruges, men manglen på hurtige og pålidelige helbredstest af battericeller har været en barriere for effektiv genbrug. Et pilotanlæg, der nu er åbent i Tampere, kan måle celler med en hastighed på en million celler om året. CeLLife Technologies’ patenterede diagnostiske teknologi kan bæredygtigt elektrificere verden.
Den globale grønne omstilling vil kræve et stort antal lithium-ion-batterier. Batterier er ikke i sagens natur designet til at blive genbrugt eller genbrugt, når de når slutningen af deres levetid. Batterispild på det europæiske marked forventes at vokse med en hastighed på omkring 20 % om året frem til 2040.
Spild ville blive reduceret, hvis battericeller blev genbrugt, men den vigtigste udfordring er deres uensartethed – eller rettere det faktum, at battericellernes tilstand ikke kan bestemmes i industriel skala.
CeLLife har i dag åbnet et pilotanlæg i Tampere, Finland, hvor massetest af battericeller kan udføres med rekordhastighed og sikkerhed.
– Batteriindustrien har hårdt brug for livscyklusstyring. At bruge celler til slutningen af deres levetid er den mest bæredygtige og fornuftige måde at reducere batterispild på. Der er ingen mening i den nuværende procedure, som bruger tunge kemiske processer til at adskille råmaterialer eller knuser selv som nye celler for at fylde lossepladsen, siger Marko Tulonen, grundlægger og bestyrelsesformand for CeLLife.
Talrige applikationer til second-life batterier
CelLifes fabrik vil i første omgang behandle 4.000 til 5.000 battericeller om dagen, hvilket er mange gange mere, end hvad de store batteriselskaber kan. Takket være hurtig og pålidelig massetestning kan op til 90 % af cellerne i brugte batterier gøres som nye til fremstilling af batterier. Vigtige anvendelsesmål for brugen af sådanne genopladelige batterier er for eksempel 5G-netværksbasestationer og modulære energilagre.
– Her løser vi kylling-og-æg-problemet: Efterspørgslen efter genbrugsceller er stadig lav, fordi der endnu ikke har været præcise, effektive og sikre løsninger. Alle har brug for batterier. Der er fundet en løsning. Kravet vil komme eksplosivt i hånden inden for et år eller to, opsummerer Tulonen.
Fabrikken har cirka 200.000 battericeller på lager, som kommer fra store datacentre i det sydlige Finland.
– Nogle af dem er kommet fra backup-batterier, som ikke nødvendigvis har været brugt overhovedet, men efter et par års garanti tages disse praktisk talt nye batterier ud af drift, og deres skæbne skal knuses. Der er ingen grund til at grave nyt lithium, kobolt, mangan og mange andre stoffer op fra planeten, hvis vi kan give battericeller en ny brugscyklus, siger Tuomas Messo, grundlægger og teknologidirektør i CeLLife.
På fabrikken testes cellerne automatisk. Når cellens kapacitet eller ladeniveau er kendt, sorteres de ved hjælp af en robot. Når genopladelige batterier er samlet fra celler i samme tilstand, kan deres levetid maksimeres.
– Her kunne vi bruge analogien med en kurv med æbler, hvor ét dårligt æble kan ødelægge en ellers god kurv, det vil sige, at den svageste celle bestemmer kvaliteten af batteriet. Og tilsvarende, når æblerne er lige friske, ældes de i kurven med samme hastighed, forklarer CeLLife-stifter og administrerende direktør Roni Luhtala.
Efterspørgsel efter massetest i alle led i værdikæden
CeLLife tilbyder også massetest af battericeller som en service. Virksomheden har allerede betalende kunder på alle stadier af batteriværdikæden, fra fremstilling til slutbrugere og genbrug, fordi den nuværende test er ineffektiv og langsom.
– Traditionelt bliver impedansen i kvalitetskontrol kun målt ved 1-2 punkter, men målingerne fortæller ikke noget væsentligt om cellens kvalitet, sikkerhed og ydeevne. Tilsvarende tager det op til en halv time at opnå præcise måleresultater med traditionelle metoder, hvilket betyder, at de kun er egnede til laboratoriebrug, siger Luhtala.
CelLife måler på den anden side impedansen af hver celle ved 2000 forskellige punkter. Resultaterne opnås på få sekunder, og målingerne giver et præcist billede af batteriets tilstand, og hvad der er årsagen til dets eventuelle tilstandsfald. CelLife taler om cellernes elektroniske fingeraftryk, fordi hver celle er et individ. Den måske vigtigste del af diagnosen er en forståelse af batteriets resterende brugstid.
Database med over 500.000 celler
Hvad er diagnosen baseret på? Forskningsresultater afspejles i CeLLifes database, som formentlig er en af de største i verden. Den er baseret på et omfattende celleforskningsprojekt, der blev startet på Tampere Universitet i 2010. I årenes løb har databasen akkumuleret data fra mere end en halv million celler, og den blev overført til det indbyggede CeLLife i 2022.
– Vi sammenligner måledataene med disse tidligere resultater og ud fra dette kan vi fortælle om måleresultaterne, og hvad de betyder i praksis. Vores system skalerer og lærer at blive bedre hen ad vejen, mens de data, der indsamles fra cellerne, forfines yderligere ved hjælp af kunstig intelligens, siger Messo.
Teknologien kan bruges til at teste alle batterikemier og -modeller, det vil sige, at der ikke er behov for en separat måleenhed for forskellige batterityper. Måleapparatet er let som en tablet, og alle målinger bruger den samme database. CelLifes teknologi er omfattende internationalt patenteret.
Rødder i elektrisk netværksdiagnoseteknologi
Rødderne til teknologien til massebatteritestning går tilbage til elektrisk netværksdiagnostik, som Messo og Luhtala har forsket i i årevis ved Tampere Universitet. I den sker detektionen af fejlsituationer, deres analyse og reaktion på dem elegant på millisekunder.
CeLLife blev grundlagt, da de indså, at teknologien på elnetsiden også kunne anvendes til batteritest, hvor der er en enorm efterspørgsel efter pålidelige og hurtige løsninger.
– Ligesom i elnettet kan en fejl i batterier også skyldes mange årsager. For eksempel kan anoden eller katoden være ældet, eller der kan være sket ændringer i elektrolytten, der gør det vanskeligt for lithiumionerne at bevæge sig, illustrerer Luhtala.
Sikkerhed på højeste niveau
I fabrikkens proces er sikkerheden taget meget alvorligt, fordi batterier i sagens natur er farlige.
– Sikkerheden er selvfølgelig baseret på, at vi kun tager imod udvalgte celletyper til fabrikken, vage produkter fremstillet i sweatshops udelades efter præference. I selve processen færdes cellerne på platforme udviklet til dette formål, så de ikke på noget tidspunkt kommer i kontakt med hinanden, beskriver Luhtala.
