Nyheter

Reportage

Så tillverkas ett modernt elbilsbatteri

85_NISSAN_BATTERY_PLANT

Katoden kommer som en film på rulle från Japan. Den skärs och packas till celler i en helt automatiserad process som noga övervakas.

Anglofil som jag är, med både en Rover och en Land Rover i bilparken, står jag nu ännu en gång i en bilfabrik i England. Denna gång i Sunderland där Nissan gick in på 80-talet och byggde en fabrik som visade att det går att lära engelsmännen att bygga bilar. Då var brittiska biltillverkningen på fallrepet och Nissan började tillverka sin Bluebird-modell i Sunderland. Den bilen gjorde aldrig någon succé i krocktester men nu tillverkas Nissan Leaf i fabriken. Bilen som var första elbilen att få fem stjärnor i Euro-NCAPs tester. Hjärtat i hela fabriken är den topphemliga batteritillverkningen i ett av Europas största så kallade ”Clean rooms”.

10_NISSAN_BATTERY_PLANT

Batterierna är den tuffaste nöten att knäcka för elbilstillverkarna. Mer energitäthet, fler laddcykler och billigare produktion är nyckelfaktorer för att få fler batterielbilar på vägarna. För laddhybriderna är den frågan inte så viktig och än mindre viktig är den när det gäller vätgasbilar. Nissan är tydliga med att just nu är det fokus på att bygga bra batterielbilar.

– Naturligtvis finns vätgas med i våra diskussioner om framtiden, säger Jean-Pierre Diernaz, Nissans elbilsansvarige i Europa. Låt oss göra den här produktionen helt rätt till att börja med. Vätgas och bränsleceller håller killarna på R & D fullt sysselsatta just nu. R & D står för Research & Development. Det är alltså Nissans forskningsavdelning som just nu tittar på lösningar för bränsleceller och lagring av energin i vätgas. Nissan Leaf var där i många år innan den presenterades och flera tester gjordes med en fullständigt fyrkantig prototyp som Nissan tog fram efter millennieskiftet. Det var där grunden för dagens batteriteknik och elbilar med batterier för energilagring lades.

Batteripaketet monteras underifrån. Nissan Leaf tillverkas tillsammans med Qashqai på samma lina i Sunderland

Batteripaketet monteras underifrån. Nissan Leaf tillverkas tillsammans med Qashqai på samma lina i Sunderland

– Vi har valt att stå för både utveckling och produktion av våra batterier, förklarar Jean-Pierre. Här i Sunderland tillverkar vi batterier för Leaf och e-NV200, skåpbilen och taxin som tillverkas i Barcelona.

Katoder och anoder är grunderna i batteritillverkningen. De måste vara helt isolerade från varandra. Nissan har stora anoder och katoder, ungefär som ett A5-papper, som packas med isolering och elektrolyt i ett hemligt antal till en battericell. Dessa monteras sedan i moduler med 4 celler i varje. Katod och anod tillverkas i Japan och skickas till Storbritannien. Dit kommer de på rullar. En rulle räcker till 7 bilar.

Hela den här processen är oerhört känslig. Minsta smuts mellan katod och anod kan punktera isoleringsmaterialet och skapa kortslutning, vilket förstör just den cellen. Minsta ojämnhet i ytan eller längs den skurna kanten får samma effekt.

Övervakning av den automatiserade processen för celltillverkning.

Övervakning av den automatiserade processen för celltillverkning.

Tillverkningsanläggningen är indelad i tre skyddszoner, smutsig, ren och superren. I den innersta superrena zonen håller luften mindre än 1 % luftfuktighet. Det är detta som kallas ”Clean room”. Här inne monteras katod, anod och isolering. Paketen testas och elektrolyten fylls i cellerna.

Granskning av processen i Clean room.

Granskning av processen i Clean room.

Elektrolyten är en känslig fråga som Nissan inte går ut med mer fakta om, än att det är en svavelhaltig vätska med hög täthet av litiumjoner. Det är de här jonerna som knatar över till den negativa polen när batterierna laddas. Vid urladdning knatar de tillbaka till den positiva polen för att sedan återvända när en laddström läggs på igen.

Tricket med att bygga bra batterier till elbilar är att lagra så mycket energi som möjligt i en liten och lätt volym som kan anpassas fysiskt till konstruktionen av bilen. Tittar vi på ett klassiskt blybatteri så är det gott om elektrolyt i cellerna. Nissans batterier har ett minimum med elektrolyt för att bli små och lätta. Konstruktionen med celler som staplas i moduler gör att den fysiska utformningen av batteripaketet är flexibel.

4_NISSAN_BATTERY_PLANTHela batteripaketet i Nissan Leaf innehåller 48 moduler med sammanlagt 192 celler. Det väger totalt 272 kg och då ingår elektronik för batteriövervakning och laddning. Just den funktionen är oerhört viktig för att batteriet ska behålla sin kapacitet länge.

– Vi räknade med att ha minst 80% kapacitet kvar efter att bilen körts 20 000 mil, säger Jean-Pierre Diernaz. Nu vet vi att den har minst 92 % kvar efter 15 000 mil, vilket är en positiv överraskning.

Orsaken till att Nissan vet detta är att man loggat användardata för alla elbilar som sålts. Tillräckligt många Leaf har nu passerat 15.000 mils körning och de uppvisar minst 92 % kvarvarande batterikapacitet.

Batteripaketet innehåller två typer av batterimoduler, uppvärmda och inte temperaturreglerade. Det har en spänning på 360 volt och lagrar 24 kWh. Ett sådant batteri skulle teoretiskt klara att driva 24 tusenwatts element en timme, eller ett sådant i ett dygn. Nu klarar de att driva bilen i dryga 15 mil. Räckvidden enligt testcykeln är nästan 20 mil.