Fabriksbesök: Hemligheterna i nya Cayenne-batteriet

Porsche visar upp insidan av sin nya batterifabrik på 40 000 kvadratmeter, vi får också följa med in i fabriken där märkets första eldrivna Cayenne produceras. Häng med bakom kulisserna och en djupdykning i Porsche Cayenne Electrics inre. Här finns skräddarsydda batterier, men också en teknik kring batteripaketet som flera tillverkare har lämnat. Porsche visade […]

Porsche visar upp insidan av sin nya batterifabrik på 40 000 kvadratmeter, vi får också följa med in i fabriken där märkets första eldrivna Cayenne produceras. Häng med bakom kulisserna och en djupdykning i Porsche Cayenne Electrics inre. Här finns skräddarsydda batterier, men också en teknik kring batteripaketet som flera tillverkare har lämnat.

Porsche visade var skåpet skulle stå när vi testade deras senaste version av Taycan. Den bakhjulsdrivna bilen tog sig 100 mil upp efter Norrlandskusten med endast ett laddstopp. Bilen har blivit mycket mer energieffektiv, över 30 procent bättre än den första versionen av Taycan. Vid sidan av en förbättrad och mer effektiv drivlina fått nya battericeller med högre energitäthet.
Batteriet är ju hjärtat i en elbil. Batteriet är viktigare för bilens egenskaper, räckvidd, laddning, acceleration (hur mycket ström man ta ut ur batterierna). Det börjar bli viktigt för biltillverkarna att ha koll på tekniken. BMW har ju både kompetenscenter och produktionsanläggningar där de tar fram cellerna de önskar och tar reda på om cellerna går att producera i sin fabrik.
Nu tar Porsche steget in i batterivärlden, det är viktigt att visa att man har kompetensen, att man kan producera batterier skräddarsydda för sina bilmodeller.
Vi besöker därmed i Slovakien i en liten ort som heter Horna Streda där Porsche den 1 januari 2023 började bygga en batterifabrik på hela 40 000 kvadratmeter. Det handlar inte om själva cellerna, utan om själva batteripacket. Vi återkommer till det.

För den som tycker att batteriteknik låter som grekiska från Homeros dagar, kan man enkelt förklara det med att en elbil ju drivs av batterier. I sin grundform har vi battericeller. Det krävs många celler för att få ihop tillräckligt med energi för att driva en 2,5 ton tung bil. Det finns olika sätt att göra det här på. En utmaning när man ska tillverka en elbil är batteriernas säkerhet. Datorerna i bilen, eller vad som kallas BMS, alltså Battery Management System, ska hålla koll på alla celler så att de mår bra och inte är för varma eller för kalla eller gud förbjude kortsluts. Battericellerna ska också kylas eller värmas för att nå rätt temperatur.
Traditionellt sett bland de flesta biltillverkarna har man packat in cellerna i moduler. Det är olika hur många celler som en modul innehåller. Dessa moduler placeras sedan i en låda, som då blir bilens batteri.

För att få fram rätt kemi för Porsche Cayenne har Porsche i samarbete med den sydkoreanska batteriproducenten LG Chem tagit fram en cell som är lite ovanlig, men en Porsche är ju trots allt Porsche, det ska gå undan när man trycker ner gaspedalen. Herregud Cayenne har nära på 1200 hästkrafter i Turbo-versionen. Att ta ut den strömmängden ur ett batteripack gör man inte med vilka celler som helst.
När jag nu hänger på en grupp journalister från i stort sett hela världen på besök i den nya fabriken där cellerna ska bakas ihop till ett batteripack, får vi inte se själva cellproduktionen. Men vi får ändå information om vad batteriet minste beståndsdel består av.
Den nya generationens batterier i Cayenne Electric använder så kallade påsceller (pouch cells) där elektroderna innesluts av en flexibel aluminium-polymerfolie. För anoden har Porsche valt en blandning som huvudsakligen består av grafit, men med ett betydande tillskott av kisel, hela sex procent. Det är en hög andel, men är också att betrakta som branschstandard enligt en färsk forskningsrapport.

Att blanda in kisel i batteriets anod är en av många vägar mot mer energitäta batterier. Anledningen är att kisel ger utrymme större utrymme för litiumjoner. Ju fler desto mer energi i batteriet. Men det finns en hake, det är att batteriet sväller upp till 300 procent, vilket ingen önskar. Men att baka in en mindre del kisel är hanterbart. En annan fördel med kisel är att det förbättrar batteriets förmåga att ta emot snabbladdning.

På katodsidan används kemin NMCA, vilket står för nickel-mangan-kobolt-aluminium. För att maximera energitätheten har Porsche valt en särskilt hög andel nickel i blandningen – 86 procent. Det som sticker ut i kemin är användningen av aluminium i katoden. Enligt Porsche har tillsatsen av aluminium två huvudsakliga funktioner: dels ökar det energiinnehållet, dels förbättrar det den elektriska stabiliteten. Denna ökade stabilitet har i sin tur en direkt positiv effekt på cellens livslängd. Andra tillverkare har valt att ha nio delar nickel. En högre nickelhalt ger ett mer energitätt batteri, men Porsche har alltså valt att inte ha nio delar, utan nöjer sig med 8,6 delar. Med alumium ökar batteriets stabilitet. Sammantaget innebär dessa val av material att batteriet i nya Cayenne uppnår en energitäthet som är cirka sju procent högre än i modellen Taycan.

Cellerna produceras i LG Chems europeiska fabrik som ligger i Wrocław, Polen. Den drivs enligt uppgift på grön el i kolnationen Polen. När cellerna är färdigbakade lastas de på lastbilar och körs 45 mil till Porsches nybyggda fabrik i Horná Streda.

När lastbilarna från Polen anländer med nya påsceller ska de sen bakas ihop till ett batteripack som sitter i golvet på Cayenne. När vi kliver in i fabriken i Horná Streda, med labbrockar på oss, telefonernas kameror igentejpande och plastskydd på skorna får vi se hur hela processen går till.
Lådorna med celler som anländer till fabriken töms och rengörs noga med vakuumpumpar. Ingen smuts får komma in i lokalen. Därefter anländer de till första stationen där cellen granskas. Den ska ha rätt format, alltså inte vara skadad, volttalet testas. Cellen transporteras sedan ovanför våra huvuden till nästa station där de läggs på varandra i stackar om 8 celler. Mellan de känsliga höljena läggs en skyddskiva. Cellerna är känsliga, vilket beror på Porsches val av celltyp, de så kallade påscellerna. De omtåliga aluminium-höljet kräver skydd.

Andra celltyper är prismatiska celler med aluminiumhölje (som Volvo använder i EX60) eller runda celler som ser ut som cola-burkar (vilket BMW och Tesla använder sig av).

Denna stack transporteras sedan vidare till modulerna. En modul består av en rektangulär låda i aluminium med fyra fack. Där placeras fyra stackar, det vill säga 32 celler. Dessa moduler åker sedan vidare för att läggas i lådor som sedan skeppas vidare ut ur fabriken till Webasto – ett företag som gör luftvärmepumpar och annat. Det är de som monterar ihop det slutgiltiga packet.
Hela processen sker alltså i en 40 000 kvadratmeter stor fabrik. Automatiseringsnivån är skyhög, över 90 procent av produktionen sker med robotar. Sammanlagt jobbar där endast 130 personer.

Effektiviteten är stor, men det är också slående hur stor anläggning som krävs, bara för att baka ihop modulerna. Att Porsche har valt moduler istället för att som BMW och Volvo lägga batterierna direkt i batterilådan har sina fördelar enligt företaget.

Modulen som en byggkloss Tänk på modulen som en robust låda, eller en stor byggkloss. Genom att först svetsa ihop de 32 cellerna i en skyddande modulram skapar Porsche en hanterbar enhet. Det gör produktionen smidigare då varje modul kan kvalitetstestas separat innan den monteras i det stora batteripacket.

Men den största vinsten märks kanske först den dag något går fel. Om en enskild battericell skulle sluta fungera eller tappa prestanda, behöver man med den här konstruktionen inte byta ut hela batteriet – en kostnad som annars kan bli hög. Istället kan en verkstad öppna batteripacket, identifiera vilken av de sex modulerna som den felaktiga cellen sitter i, och enbart byta ut den modulen. Det sparar både pengar för kunden och resurser för miljön.

Modulerna fyller också en viktig funktion för bilens vridstyvhet. När de sex modulerna bultas fast i batterilådan bildar de en solid struktur som skyddar de känsliga cellerna mot vibrationer och stötar. Dessutom fungerar modulens hölje som en barriär. Skulle en cell mot förmodan rusa i temperatur (så kallad termisk rusning), hjälper modulkonstruktionen till att begränsa skadan och förhindra att värmen sprider sig okontrollerat till resten av batteriet.

Även om trenden hos vissa tillverkare går mot ”Cell-to-Pack” – där man skippar modulerna för att spara vikt och plats – vill Porsche visa med Cayenne Electric att den modulbaserade strategin fortfarande är relevant för bilar där långsiktig servicebarhet och robusthet prioriteras.

Jag frågar om minsta reservdel när det kommer tilll batteriet är modulen och får jakande svår från ett håll, men det kan även gå att byta enstaka battericeller, enligt en annan från Porsches expertgrupp. Kylningen av batterierna är också ny för Porsche. Modulerna har kylning både på ovansidan och undersidan, vilket bidrar till snabbladdningen på 400 kW och urladdningen som krävs vid kraftig acceleration. Däremot kommer inte Cayenne med batteriförvärmning manuellt, man måste orientera sig till laddstationen för att förvärmningen ska starta. Jag och min norska kollega påpekar att de flesta elbilister vet var laddstationerna finns och att det är smidigare att starta förvärmningen manuellt, Porsche svarar att de har ett intelligent system, men att de tar med sig synpunkterna. Det här är synpunkter vi hade redan när vi var och kikade på den då nya Taycan.

När batteriet är färdigbakat är det dags att montera in det i bilen. Vi åker vidare till stadsdelen Devínska Nová Ves i Bratislava, där en bilfabrik har byggts ut kraftigt för att hantera Cayenne. Den stora nyheten är att Porsche inte bygger en separat lina för elbilen. Istället kommer Cayenne Electric från och med 2026 att produceras på samma lina som varianterna med förbränningsmotor och hybridteknik. Detta ger enligt Porsche flexibilitet, som gör att företaget snabbt kan reagera på förändringar i efterfrågan.

Centralt för ombyggnationen är en helt ny ”plattformshall”. Det är här det skateboard-liknande chassit byggs upp innan det i nästa steg förses med karossdelar som tak, dörrar och huv. Karossdelarna kommer från fabrikens pressverkstad, som beskrivs som en av Europas modernaste med en huvudpress som klarar ett tryck på hela 91 000 kilonewton (kN).

Hållbarhet har varit en viktig faktor i uppgraderingen av fabriken. Enligt Porsche produceras Cayenne Electric uteslutande med el från förnybara källor, där majoriteten kommer från slovakiska vattenkraftverk.

• Spillvärme från karossverkstaden används via värmepumpar för att värma upp lokalerna.
• Förbrukningen av kommunalt dricksvatten har minskat kraftigt då processvatten nu hämtas från en egen brunn på området.
• Mellan 2010 och 2024 har miljöpåverkan per producerat fordon vid anläggningen minskat med i snitt 66,8 procent.

För att säkra kvaliteten har fabriken inrättat ett område kallat ”Mission Control” där all data från produktionsprocessen samlas in för att omedelbart upptäcka avvikelser. Varje bil utrustas med en transponder som innehåller all relevant information, vilket bland annat möjliggör snabb installation av mjukvara.

Fabriken har även en dedikerad testyta för att säkerställa funktionen av trådlös laddning, då Cayenne Electric blir den första modellen som kan beställas med förberedelse för ”Porsche Wireless Charging”.

Vi guidas runt i fabriken, från första montering av karossen, där dörrar sätts på plats för att sedan åka vidare till lackering. Skateboarden kommer åkande på bandet, med olika drivlinor. Vi får se några eldrivna Cayenne glida förbi på monteringsbandet. Mittkonsolen sätts på direkt på skateboarden och när första delen är klar sker den lätt erotiska parningen, där batteripacket underifrån monteras ihop med chassit. Därefter får stolar och inredning sina platser. De klara bilarna rullas ut i sista teststationer där bilen testas och genomlyses för att hitta brister i lackeringen. Produktionen av eldrivna Cayenne är igång. Flera bilar rullar av bandet. I maj kommer de första kunderna att få sina bilar. Hur är den då? Vi får inte köra någon, men får däremot sätta oss i baksätet på en av de första serieproducerade bilarna och följa med på en bana vid anläggningen. Turboversionen av den stora suven biter ifrån rejält, nytt motorljud som kommer att intressera motorentusiaster dånar i kurvorna på banan. Vi sitter i baksätet och njuter av det fasta chassit, som har den där Porsche-känslan, det är både fast, stramt och spänstigt, samtidigt kränger det inte, det är inte stötigt. Det är Porsche-DNA hela vägen. Instegsmodellen kostar 1,2 miljoner i Sverige. Det är för svettigt för de flesta, men för den som har råd … Jag skulle inte tveka. Men låt oss återkomma efter den första provkörningen, som sker i mars. Det här gav mersmak.

Fakta om fabriken i Bratislava där Cayenne monteras:

• Yta: Cirka två miljoner kvadratmeter (motsvarande 280 fotbollsplaner).
• Anställda: Cirka 12 500 personer (vid slutet av 2024), vilket gör den till Slovakiens största privata arbetsgivare.
• Volym: Under 2024 producerades totalt 341 111 fordon av tolv olika modeller från fyra av koncernens varumärken.
• Närvaro: För att minska avståndet till utvecklingsavdelningen i Weissach finns en permanent grupp Porsche-anställda på plats, kallad ”resident model”, för att snabbt lösa problem under uppstartsfasen.

Fakta: Batteriet i Cayenne Electric

• Kapacitet: 113 kWh (brutto)
• Kemi: Grafitanod med 6 % kisel, NMCA-katod med 86 % nickel
• Konstruktion: 6 moduler, totalt 192 celler
• Spänning: 800-voltsarkitektur
• Räckvidd: Över 600 km
• Tillverkning: Moduler i Horná Streda, slutmontering i fordon i Bratislava