6 minuter för att ladda ett elbilsbatteri

Reliefed ville visa att deras innovation z.trusion®, en ny teknik för strängpressning, kunde användas för att tillverka snabbladdade elbilsbatterier.
– Vi satte målet på 6 minuter för att ladda från 20–80 procent. Det är den tid det tar att kolla spolarvätskan och ta en kaffe, säger Mark J Kragh, CIO på Reliefed.

Dessa prestanda för battericeller skulle bli möjliga tack vare en ny teknik för extrudering, tillverkning genom strängpressning.
– På 48 timmar hade vi satt ihop ett konsortium. Vi skapade två prototyper på batterier och när vi lät RISE testa dem nådde vi målet med god marginal: att skapa ett batteri som kunde leda bort värmen så effektivt att det gick att ladda från 20–80 procent på 6 minuter, säger Mark J Kragh.

Hemligheten bakom batteriet är en ny typ av extrudering som i ett enda arbetsmoment kan skapa en aluminiumprofil med kylkanaler, fästen som håller battericellerna på plats och topologioptimerad isogridstruktur.
– Om du skulle göra de här cellhållarna genom att först extrudera och sedan fräsa, då skulle tillverkningskostnaden bli nästan 50 gånger dyrare, säger Mark J Kragh. 

Med traditionell teknik hade delarna som håller ihop battericellerna fått skapas med separat kylkanal, och separata komponenter som väger mer och tar mer råvara i anspråk. Det leder till högre vikt och ökade kostnader samtidigt som de olika materialen inte samarbetar för att dela värme, kyla och strukturbärande egenskaper för fordonet.

– Vår teknik z.trusion® gör det ekonomiskt möjligt att skapa batterimoduler med mycket effektivare kylning, så kallad tab cooling, direkt in till kärnan av battericellerna. Det är helt avgörande för de stora mängder värme som måste ledas bort när du ska ladda riktigt snabbt. Batterierna får dessutom en jämnare arbetstemperatur som ökar livslängden, vilket är detsamma som att hushålla med naturresurser.

En annan stor fördel är återvinningen som underlättas av att stora delar av batteriet tillverkas i samma material istället för flera olika material, som kanske är hoplimmade och svåra att sortera. Tack vare funktionsintegreringen kan vi spara upp till 80% av komponenterna.

Extrudering i 3 dimensioner

Extrudering är en tillverkningsmetod som används för allt från kolaremmar och pasta till långa aluminiumprofiler. I traditionell extrudering pressar du ett material genom en matris och får en profil med ett tvärsnitt som ser likadant ut hela vägen. Vill du sedan ha ett mönster eller annan variation längs profilen får du göra det efteråt. Det innebär extra arbetsmoment, materialförluster och större kostnader.
– Fram tills nu har det varit omöjligt att tillverka profiler med djupare mönster och detaljer som går vinkelrätt mot produktionsriktningen. Uppfattningen har varit att de inte kan skapas samtidigt som extruderingen, eftersom det för aluminium innebär 7 tons tryck per kvadratcentimeter och temperaturer på runt 500 grader. Men det har vi löst.

Den patenterade lösningen z.trusion® har ett eller flera hjul som en integrerad del av verktyget. På så sätt kan former och mönster skapas under extruderingen. Allt görs i ett steg, och ingen efterbearbetning behövs Du slipper fräsa, borra och stansa. Dessutom minimerar du materialspill.

– Vårt riktigt starka kort är att du kan sätta verktyget i befintliga maskiner över hela världen. Du byter verktyg lika snabbt och enkelt som vilket extruderingsverktyg som helst. Vi skapar helt nya möjligheter i en infrastruktur som redan finns.

Ett internationellt techcenter

Reliefed skapar nu ett techcenter med bland annat ett flertal maskiner i olika storlekar för gummi, plast, komposit och keramik och en stor almuminiumextruder med en presskapacitet på 1000 ton.
– Det här är något som saknats i Sverige och världen. Nu kommer vi att kunna utveckla applikationer för vår teknik och med ett helt annat tempo än idag, i mängder av material. Här kan även akademierna och andra företag testa och utveckla sina idéer. Vi ska nu rekrytera en mängd ingenjörer och räknar med att vara i drift våren 2024.

En annan tillämpning är aluminiumramar till fönster där energiläckaget beräknas minska med 35 procent genom att en extruderad plastkomponent görs topologioptimerad och veckad istället för platt, vilket ökar isoleringen och samtidigt minskar materialbehovet med 20 procent.

Medlemsprogrammet LIGHTer

Reliefed deltar i medlemsprogrammet LIGHTer. 
– Medlemsprogrammet är viktigt för oss som växande företag. Här har vi kontakt med företag som vi samarbetar med. Vi får chansen att samarbeta med andra företag och gemensamt utveckla nya applikationer och produkter.

Tillverkning genom z.trusion® kan ge:

•    7 procent effektivare isolering i fönsterfoder
•    6 minuter laddning från 20–80 procent i batterimodul
•    10–40 procent vikt- och materialbesparing
 

Text: Per Wallgren, Miltton