Erfarenhet och partnerskap övertygar Nissan om framgång med solid state

Nissans satsning på elbilar inom alliansen med Renault och Mitsubishi ska leda till 35 nya elbilar fram till 2030. Tillsammans investerar de tre tillverkarna över 340 miljarder kronor i utveckling av både elbilar och batteriteknik.

Det sistnämnda ska främst Nissan ta hand inom företagets strategi ”Ambition 2030”. Den innefattar ett mål med masstillverkning av ”All Solid State Battery” (ASSB) från 2028 och samtidigt sänka priset jämfört med dagens batterier.

Flera biltillverkare forskar själva eller samarbetar med utvecklare av solid state-batterier med fast i stället för flytande elektrolyt. Det ger batterier med längre räckvidd, snabbare laddning och mer säkerhet. Tekniken är inte ny, men ännu har ingen lyckats få till lönsam masstillverkning.

Förra veckan meddelade Nissan att de dragit i gång prototyptillverkning av solid state-batterier. I samband med det kunde Elbilen som enda svenska magasin delta i en genomgång av Nissans batteristrategi med Kazuhiro Doi, vice vd för Nissan och ansvarig för arbetet med batteriutveckling vid Nissan Research Center.

Samarbete med NASA

Under en teknisk presentation stod det klart att nyckeln för att lyckas ligger i valet av material. Nissan samarbetar därför med både universitet i flera världsdelar och amerikanska NASA.

– Det huvudsakliga ingenjörsarbetet kommer att ske i Japan. Men när det gäller materialteknik har vi ett partnerskap med NASA. Faktum är att både NASA och Nissan har gemensamma behov av att söka efter liknande batteriegenskaper som hög energidensitet, låg vikt, hög effekt och framför allt ett säkert batteri, sa Kazuhiro Doi.

En fördel med solid state är enligt honom att det går att undvika flera dyra metaller som används i dagens litiumjonbatterier. Problemet är att det är en tidskrävande process att testa användbarheten hos olika material. Enligt Kazuhiro Doi är det något som försenar utvecklingen med upp till 15 år.

Nissan och deras partners använder sig därför av en stor databas av material och superdatorer för att testa hur tusentals olika material agerar tillsammans genom simuleringar.

– Global toppkompetens inom varje område använder sig av avancerad datorkraft för att hitta rätt materialval, förklarade Kazuhiro Doi.

Först efter det byggs prototyper av batterier och redan då har mycket tid sparats in.

Billigare material = lägre batteripriser

När ”Ambition 2030” lanserades presenterades konkreta mål för priset på batterier. När masstillverkning av solid state-batterier kommer igång 2028 ska också priset ha sänkts till 75 dollar per kWh. Efter det ska det sänkas ytterligare till 65 dollar.

100 dollar per kWh har länge setts som en brytpunkt för när elbilar prismässigt kan konkurrera med fossilbilar. Det genomsnittliga priset för tillverkning av litiumjonceller låg förra året på 101 dollar per kWh och 132 dollar per kWh för batteripaket, enligt en sammanställning från BloombergNEF.

Med stigande råvarupriser väntas priserna på batterier stiga i år. Nissans materialforskning kan däremot kringå det om de lyckas hitta billigare alternativ.

Målet med 75 dollar per kWh nämndes däremot inte under presentationen. Elbilen frågade därför Kazuhiro Doi om det fortfarande är en del av strategin och hur det ska uppnås.

– För det första kommer batteriernas energidensitet fördubblas. Så om vi kan förbättra energidensiteten kommer kostnaderna naturligtvis att sjunka, svarade han och menade att det finns flera kostnadsfördelar med solid state-batterier.

– En sådan fördel är att vi har större möjligheter att välja material för både katod och anod. Katoden är den största kostnadsdrivande faktorn som vi kan minska.

Nissan vill bland annat tillverka koboltfria batterier och som exempel på billigare katodmaterial nämner han alternativet svavel.

Ytterligare en fördel med solid state är att det behöver mindre kylning. Enligt Nissan kan batteriet fungera även vid en temperatur på 100 grader.

– När batterikylningen kan undvikas finns det en annan stor fördel med ASSB. Vi kan inte helt eliminera behovet av kylning men vi kommer inte att behöva kyla lika mycket och det kan förkortas jämfört med nuvarande litiumbatterier, förklarade Kazuhiro Doi som menar att det ytterligare sänker priset per batteripaket.

Alla faktorer tillsammans gör att Nissan är övertygade om att nå målet med ett pris på 75 dollar per kWh till 2028.

Mer erfarenhet än andra

Då återstår bara frågan om de lyckas lösa ekvationen med tillverkning av solid state-batterier, något som alla andra hittills gått bet på.

Också det är något Nissan är övertygade om att klara av. Orsaken är företagets långa erfarenhet av batteritillverkning.

– 2010 startade vi massproduktion av Leaf. Det innebar också tillverkning av batterier inom vår organisation. Vi såg hela processen och vad det innebär, säger Kazuhiro Doi och fortsätter:

– Flera andra biltillverkare bygger elbilar. Men de designar en bil och ser vad som behövs. Det är få som också tillverkar batterier. Vi har den erfarenheten och vi vet vad det innebär. Det är en fördel.

Tillsammans med den avancerade forskningen med olika partners som NASA följer ”Ambition 2030” den utstakade tidslinjen som enligt Nissan ser ut att hålla. Prototyptillverkning är redan i gång, 2024 ska en pilotanläggning för solid state-batterier starta i Yokohama – och 2028 masstillverkning med lägre priser än dagens litiumjonbatterier.

– Vad gör oss så säkra på att vi lyckas? Det är svårt att säga en sak. Men vi tror på det, avslutar Kazuhiro Doi.