Lars Barkler Direktør, Lithium Balance A/S Batterier til elbiler Lars Barkler Direktør, Lithium Balance A/S

LiTHIUM BALANCE “Breakthrough innovation for improved performance of battery driven applications” Vi fokuserer på Lithium-ion batteriteknologi Højeste energi densitet Kræver konstant overvågning og styring Vi laver Batteri-styresystemer Optimerer lithium batteripakkens ydeevne: Sikker op- og afladning Hurtig cellebalancering – altid 100% kapacitet Fuld data log for at styre garanti-eksponering

Elbiler kun aktuelt pga. lithium batteriets høje energidensitet Rækkevidde per opladning Bly 40 km Li-ion 160 km Bly 65 km Li-ion 200 km Li-ion 170 km Li-ion 150 km Bly : opfundet 1859 – i bilbranchen meget anvendt som startbatteri. Billigt, kort levetid, lavt energiindhold NiCd : opfundet 1912 – i dag ved at blive forbudt i europa NiMH : kommercialiseret sidst i 1980’erne – ingen memoryeffekt – god i high power applikationer, men energiindhold for lavt til elbiler. Det mest udbredte batteri i hybridbiler Li-ion: opfundet i 1973 – kommercialiseret af Sony i 2001 – mest anvendte batteri i portable electronics. Manganese og phosphate typerne mest anvendelige til elbiler pga. højere sikkerhed.

Typisk batteripakke til elbiler EnerDel pakke til Think City Antal celler 384 Spændingsområde 240-400V Nominel kapacitet 74 Ah Total energi 26 kWh Volumen 222 Liter Vægt 285 kg Energi, pakkeniveau 91 Wh/kg Anslået pris 60.000 kr

Lithium batteriet har mange fordele ift. andre teknologier Bly-syre NiMH Lithium typer Energi densitet 30-50 Wh/kg 60-120 Wh/kg 110-500 Wh/kg Levetid (cykler) 200-300 300-500 1000-3000 Ladetid Langsom Hurtigere (50%) Hurtigst (50-100%) Overladning Høj tolerance Lav tolerance Meget følsom Afladningshastighed Lav (0,2C) Medium (0,5C) Høj (1C) Temperaturfølsomh. Høj Medium Lav Vedligehold Ingen Miljø Giftig Mildt giftigt Ugiftigt Bremsestrøm Sjat ladning Nej Ja Prisniveau

Det ideelle lithium batteri til elbiler findes endnu ikke Battericellen indeholder et antal positive og negative elektroder i en elektrolyt, som producerer en elektrisk ladning ved en elektrokemisk reaktion Cellens egenskaber bestemmes af valget at kemi i anode og katode Anode/Katode Grafit/Cobolt Grafit/Mangan Grafit/Fosfat Titanat/Mangan Power (W/kg) Medium Høj Energy (Wh/kg) 100-170 100-120 90-115 60-75 Safety (stabilitet) Mindst Rimelig God Bedst Life (cycles) 2000 1000 >3000 >5000 Cost Lav

Men energidensiteten bliver løbende forbedret Eksempel fra Lithium batterier til forbruger elektronik: For elbilbatterier forventes lignende forbedring til ~250 Wh/kg Afløsere for Li-ion batterier er endnu kun på forskningsstadiet F.eks. Metal-luft batterier/brændselsceller: 400-1000 Wh/kg

Og der er gode muligheder for prisfald Historisk er priserne faldet kraftigt hvert år Billigere materialer og øget produktion vil reducere priserne yderligere Batteriet vil dog fortsat være bilens dyreste komponent

Ladning: Batteribegrænsninger Ladehastighed (A) bestemmes af: Batteritype (C) Nogle kemier tåler hurtige ladning end andre Batteriets kapacitet (Ah) Lav kapacitet: lav ladestrøm Høj kapacitet: høj ladestrøm Batteriets ladetilstand (V) Tæt på tom/fuld: langsom ladning Her imellem: hurtig ladning Afvigelser fra den ideelle ladeprofil koster levetid og evt. sikkerhed Hurtig- og lynladning er reelt kun muligt op til 70-80% SOC P1 Startup P2 Pre-charge If deeply discharged P4 Cell-balance and top-off charge P3 Bulk-charge P5 Charge complete

Ladning: Koncepter for elbiler De fleste elbiler er født med en on-board lader – 10-16A Hurtig ladning sker typisk fra eksterne, kraftige ladestandere Lynladning kræver særlige batterityper (titanat) – ses sjældent Batteriskifte kræver at bilen er designet til det (Renault/Better Place) Ladeform Elnettets kapacitet Faser Effekt (kW) Relativ ladetid Typisk ladetid Lokation Normal 10A 13A 1 2,3 3,0 100% 77% 4-8 timer Carport Gaden Hurtig 16A 32A 64A 3 11,1 22,2 43,6 21% 10% 5% ½-3 timer P-pladser P-huse Arbejdspladser Lyn 200-400A 100-200 0,5-1% <10 minutter ”tank-stationer” Batteriskifte ? 1-2 minutter