Svenska Northvolt vill tillverka världens grönaste batterier

Som ett första steg i att bygga upp en distributionskedja för batterier i Europa bygger det svenska företaget Northvolt en jättefabrik i Skellefteå för tillverkning av litiumjonbatterier i gigaskala. Målsättningen är att Northvolt Ett, som fabriken heter, med hjälp av grön energi, återvinning och hållbara processer, ska producera världens grönaste batterier. Illustration: Northvolt
Northvolts vd Peter Carlsson har tidigare jobbat för bland annat Tesla och Sony Ericsson. Foto: Northvolt.
Vid Northvolt Labs i Västerås, som öppnade i slutet av 2019, finns bland annat en demonstrationsfabrik där de tillverkningsprocesser som ska användas för att massproducera battericeller i Northvolt Ett demonstreras i mindre skala. Foto: Northvolt.
Northvolts första generation litiumjonbatterier kallas för Lingonberry och finns både i prismatiska och cylindriska battericeller. Med hjälp av Northvolts återvinningsprogram Revolt räknar företaget med att hälften av allt material i nya battericeller år 2030 kommer att komma från återvunna batterier. Illustration: Northvolt.
Den mall för nästa generations tillverkning av litiumjonbatterier som tagits fram för Northvolt Ett grundar sig förutom att fabrikens skala optimerats för att göra den så kostnadseffektiv som möjligt även på vertikal integration och automatiserad tillverkning. Illustration: Northvolt.
Northvolt Ett blir när den står klar en av världens största batterifabriker. Den började byggas 2018 och ska börja spotta ut batterier i stor skala redan under 2021. 2024 planeras den årliga produktionskapaciteten vara minst 32 gigawattimmar, varefter den kommer att kunna utökas ytterligare till 40 gigawattimmar. Foto: Northvolt.
Northvolt har redan planer på att bygga en andra batterifabrik i gigaskala i samarbete med Volkswagen Group. Fabriken kommer att ligga i Tyskland och heta Northvolt Zwei. Illustration: Northvolt.
Northvolt började i ett tidigt skede att arbeta med batterisystem för lagring i nätskalla och industriella tillämpningar. Northvolts första publika batterilagringssystem invigdes i november 2020 i Västerås. Foto: Northvolt.

Det svenska företaget Northvolt grundades med den ambitiösa målsättningen att bidra till att göra den europeiska omställningen till förnybar energi möjlig genom att utveckla världens grönaste batterier, för både elfordon, energilagring i nätskala samt industriella och mobila tillämpningar. Samtidigt är företaget fast beslutna om att uppnå högsta möjliga kvalitet till ett konkurrenskraftigt pris. De bygger därför nästa generations jättefabriker för tillverkning av litiumjonbatterier i gigaskala.

Northvolt grundades i oktober 2016 av Peter Carlsson och Paolo Cerruti, som tidigare jobbat tillsammans på Teslas fabrik i Kalifornien i USA. I mars 2017 offentliggjorde företaget sina planer på att bygga upp en distributionskedja för batterier i Europa, något som trots högt satta klimatmål och en stor transportsektor nästa helt saknades.

Det första steget i Northvolts plan var att bygga en europeisk fabrik i gigaskala för tillverkning av litiumjonbatterier. En viktig del av företagets vision var emellertid också att fabriken, med hjälp av grön energi, återvinning och hållbara processer, skulle producera världens grönaste batterier.

Delad uppstart

När en plats för Northvolts första gigafabrik, som går under namnet Northvolt Ett, skulle väljas stod det i slutskedet mellan orterna Västerås och Skellefteå. I slutändan beslutades att fabriken skulle byggas i Skellefteå och att det i Västerås skulle byggas en forskningsanläggning och demonstrationsfabrik kallad Northvolt Labs.

För att finansiera Northvolt Labs inledde Northvolt samarbeten med en rad industripartners. Först ut, i september 2017, var det svenskschweiziska teknikföretaget ABB. Därefter följde partnerskap med bland annat den danska vindkraftverkstillverkaren Vestas och den tyska biltillverkaren BMW. Ett partnerskap inleddes även med svenska Scania, för att utveckla och kommersialisera batteriteknik för tunga nyttofordon.

Northvolt Labs beviljades även stöd på upp till 146 miljoner kronor från Energimyndigheten och anläggningen började byggas i april 2018.

Parallellt med byggandet av Northvolt Labs etablerades under våren 2019 också forsknings- och utvecklingsanläggningen Northvolt R&D i Västerås, där man arbetar med utveckling, tillverkning och validering av litiumjonbatterier. I mars 2019 tillverkades företagets första prismatiska battericell vid Northvolt R&D, vilket följdes av företagets första cylindriska battericell i januari 2020.

Fabrik i miniatyr

Efter att Northvolt Labs slog upp dörrarna i slutet av 2019 påbörjades tillverkningen av företagets första generation batterier. Batterierna har fått namnet Lingonberry och finns i både prismatiskt och cylindriskt format. Totalt beräknas anläggningen kunna nå en årlig produktionskapacitet på 350 megawattimmar.

På många sätt är den 19 000 kvadratmeter stora byggnaden en miniatyr av Northvolt Ett och den har bland annat till uppgift att demonstrera de tillverkningsprocesser som kommer att användas för att massproducera battericeller i gigafabriken i Skellefteå.

- Northvolt R&D har till uppgift att utveckla en produkt, medan Northvolt Labs har till uppgift att utveckla en process som är fullt skalbar, kommenterar Paolo Cerruti. 

Företagets nuvarande verksamhet i Västerås är emellertid bara början. I februari 2021 meddelades det att Northvolt ska få ytterligare 238 miljoner kronor i stöd från Energimyndigheten. Stödet är kopplat till företagets medverkan i EU-projektet EuBatIn (European Battery Innovation) och ska förutom utveckling av battericeller även gå till utbyggnaden av ett elektrifieringscampus för batteriforskning i Västerås.

Optimal skala

Bygget av gigafabriken Northvolt Ett påbörjades i juni 2018, bara ett par månader efter byggstarten för Northvolt Labs, och redan under 2021 förväntas den storskaliga produktionen kunna sätta igång. Den årliga produktionskapaciteten kommer därefter stegvis att ökas till minst 32 gigawattimmar till 2024. När den är fullt utbyggd kommer fabriken att ha en årlig produktionskapacitet på upp till 40 gigawattimmar, vilket kommer att göra den till en av världens största batterifabriker.

Anledningen till att man väljer att bygga en så stor fabrik är att skalan av produktionen är en viktig del av Northvolts plan för att tänja på gränserna när det gäller batteriprestanda, kvalitet och kostnad.

- Skalan är avgörande för att komma åt kostnaderna. Utvecklingen och omvandlingen inom industrin kräver att kostnaderna för energilagring och batterier fortsätter att sjunka avsevärt för att både biltillverkare och andra ska kunna leverera prisvärda produkter. Det finns olika sätt att sänka kostnaderna. Ett är självklart att tekniken förbättras, energidensiteten förbättras och kostnaderna sänks. Den andra stora grejen är att utnyttja skala, säger Peter Carlsson.

Han tillägger att fabrikens skala är optimerad för att göra den till den mest kostnadseffektiva fabrik som går att bygga med dagens teknik.

Näst generations fabrik

Utöver fabrikens stora skala skiljer sig Northvolt Ett även på flera andra sätt kraftigt från traditionella batterifabriker och företagets ambition är att den ska fungera som en mall för nästa generations fabriker för litiumjonbatterier.

Inom batteriindustrin går vägen från gruvbrytning till färdig produkt vanligtvis genom ett flertal oberoende leverantörer. För Northvolt Ett är ledordet istället vertikal integration och fabrikens produktionsprocess spänner över stora delar av värdekedjan. Utöver montering av battericeller sker därför även till exempel beredning av aktiva material och tillverkning av elektroder på plats i fabriken.

- Vertikal integration betyder att vi gör mer under vårt eget tak än vad man typisk gör inom den här industrin, säger Paolo Cerruti och påpekar att vertikal integration förutom att det sänker kostnaderna även ger större transparens. 

Något som också utmärker Northvolt Ett är att det i mycket stor utsträckning kommer att vara en automatiserad fabrik.

 

Sluter cirkeln

För att förverkliga visionen om att tillverka världens grönaste batterier sträcker sig Northvolts hållbarhetsarbete från inköp av råmaterial, till produktion, transporter och slutligen återvinning.

Till exempel minimeras koldioxidavtrycket i samband med produktionen av battericeller genom att fabriken drivs med hjälp av grön energi.

För litiumjonbatterier går det totalt åt cirka 109 kilowattimmar energi för varje producerad kilowattimme. Eftersom produktionen står för större delen av denna energi är andelen grön energi som används under produktionen av mycket stor vikt för batteriernas koldioxidavtryck.

Genom att de värdefulla metaller som finns i batterier förs tillbaka in i produktionsflödet är det dessutom möjligt att minska behovet av att bryta råmaterial i gruvor. Det både minskar batteriernas miljöpåverkan och sänker kostnaderna.

I december 2019 startade Northvolt därför återvinningsprogrammet Revolt, med målsättningen att etablera ett komplett ekosystem för återvinning av litiumjonbatterier.

Revolt-programmets olika lösningar, som automatiserad demontering och krossning samt toppmodern teknik för hydrometallurgi, kommer först att demonstreras i en pilotanläggning för återvinning vid Northvolt Labs. En fullskalig återvinningsanläggning kommer sedan att byggas vid Northvolt Ett. Den första delen av anläggningen förväntas tas i drift under 2022 och kommer att kunna återvinna omkring 25 000 ton battericeller om året. 2030 satsar Northvolt på att hälften av allt material som används i deras nya battericeller ska komma från återvunna batterier.

Uppföljare på gång

Utöver Northvolt Ett meddelades det i september 2019 att Northvolt i samarbete med tyska Volkswagen Group även kommer att bygga en andra batterifabrik i gigaskala. Fabriken kallas Northvolt Zwei och kommer att vara placerad i Tyskland.

Northvolt Zwei kommer att följa den mall för nästa generations batteritillverkning som utvecklats för Northvolt Ett. Fabriken ska börja byggas under 2021 och produktionen beräknas sätta igång i början av 2024. Inledningsvis kommer produktionskapaciteten att vara 16 gigawattimmar om året.

Lagringslösningar

Northvolt började också i ett tidigt skede att arbeta med batterisystem för lagring i nätskalla och industriella tillämpningar.

- Vi såg att kunder inom både industrin och inom energilagring hellre ville köpa färdiga lösningar än batterier, berättar Peter Carlsson.

Sedan våren 2019 har produktionen varit igång vid fabriken Northvolt Battery Systems Jeden i Gdansk i Polen, som utformats för industrialisering och montering av batterimoduler och kompletta batterisystem. När den når full produktion kommer den att leverera 10 000 moduler om året.

I maj 2020 lanserade Northvolt den mobila energilagringslösningen Voltpack Mobile System. Det modulära batterilagringssystemet har beroende på konfiguration en lagringskapacitet på mellan 245 och 1 225 kilowattimmar.

Northvolts första publika batterilagringssystem invigdes i november 2020 i anslutning till en laddstation för elbilar på Rocklundaområdet i Västerås. Det skräddarsydda systemet, som har en effekt på 220 kilowatt och en lagringskapacitet på 320 kilowattimmar, beställdes av Mälarenergi och blev det första batterilagret i företagets elnät. Sedan det togs i drift har systemet kapat effekttopparna vid elbilsladdning med över 80 procent.