Behoven inom den kraftigt ökande elektrifieringen av den globala fordonsflottan ställer nya krav på både material och ytor. I ett nytt projekt är målet att ta fram en elektrolytisk process för korrosionsskydd av batteripoler och kontakter.
De elektriska förlusterna i en elbils drivsystem är typiskt 20%. Om dessa kunde elimineras skulle räckvidden förlängas alternativt kunde batterierna göras mindre och ge bilen bibehållna prestanda till en lägre kostnad. Ett batteripaket består av många enskilda battericeller. De elektriska förlusterna i alla de kontaktpunkter som behövs är betydande. Idag används kontakter av aluminium som skyddas av en pasta som bland annat ska förhindra att aluminiumet oxiderar.
Problemen med kontaktytor är en sekvens av händelser som sammantaget bidrar till försämrade egenskaper. Värme från batterierna och den värme som uppstår i kontaktytorna skapar i sin tur rörelser. Detta kan bidra till förändrade egenskaper hos ytorna så som sprödhet, oxidering eller andra typer av korrosionsförlopp. Detta medför en sämre elektrisk kontakt som i sin tur ökar värmeutvecklingen. Och så fortsätter den negativa spiralen. Det finns olika lösningar på problemet som till exempel att förgylla kontaktytor, men kostnaderna för det är för höga för fordonsindustrin.
– Det finns även andra alternativ, men idag finns ingen lösning med acceptabla kostnader, säger Anders Skalsky, vd för Provexa Technology.
Anders Skalsky, Provexa Technology. Foto: Ytforum
En Meteor kan lösa problemet
Provexa Technology beviljades nyligen forskningsanslag från Vinnova för att utveckla en elektrolytisk process för korrosionsskydd av batteripoler och kontakter. Under namnet Meteor pågår nu ett tvåårigt projekt för att ta fram en metod att fälla ut ett skikt som uppfyller kravspecifkationen för tillämpningen. Den elektriska ledningsförmågan hos skiktet och eventuella korrosionsprodukter måste förstås vara god. Låg värmeutvidgning minskar rörelserna i kontakten vid temperaturförändringar.
Invar är en legering mellan järn och nickel med en värmeutvidgningskoeffcient nära noll. Därför har Provexa valt att satsa på det materialet som utgångspunkt för projektet. Ambitionen är att utveckla en process som förutom låg värmeutvidgning har goda korrosions-egenskaper och hög duktilitet. Dessutom måste kostnaderna vara rimliga.
– Vi har gjort inledande försök som indikerar att vi bör ha goda möjligheter att ta fram en process som ger skikt med de egenskaper som efterfrågas. En hel del arbete kvarstår förstås, berättar Skalsky.
För att kunna visa att en beläggning verkligen har de önskade egenskaperna räcker inte dagens standardiserade provmetoder. I samarbete med sina kunder har Provexa Technology kompletterat sin utrustning för korrosionsprovningar. Provningar kan nu utföras med pålagd spänning på provobjekten för att på så vis efterlikna miljön i en elbil. Även ett bredare temperaturspann kan användas, från −40 °C till 140 °C. Om Meteor kommer att uppfylla den önskade kravspecifikationen bedöms metoden få stor spridning och Provexas förhoppning är att den kan komma att användas av både legoytbehandlare och företag som ytbehandlar sina egna produkter.
Mer ytbehandling i en elbil
Provexas bedömning är att värdet på ytbehandling i en elbil är större än för en traditionell bil med förbränningsmotor. Det finns till exempel fler fästelement i en elbil som i många fall behöver en annan ytbehandling än vad som används idag.
– Vi tror att utvecklingen inom elektrifiering av fordon kommer att explodera och vi vill vara en del i den resan, betonar Skalsky.
En indikation på de krafter som driver på i denna process är den testbädd som nu börjar byggas av Chalmers och Rise. En investering på 1,3 miljarder har beslutats som har som mål att göra Sverige världsledande inom elektromobilitet.
– Under de närmaste tio åren kan vi förvänta oss en kraftig förändring av ytbehandlingsmarknaden vilket kommer att innebära en stor möjlighet för de företag som tror på framtiden och är villiga att investera, bedömer Anders Hultmark, koncernchef för Provexa.
Provexa Technology – ett tillväxtbolag
Efter de tre år som Provexa Technology bedrivit verksamhet har omsättningen för 2020 nått närmare sju miljoner. Den uttalade ambitionen är en årlig tillväxt på 20 – 30 %. Idag har företaget avtal med 20 OEM-företag. Det är inte bara fokus på ytbehandling utan alla yttekniska frågeställningar ingår i företagets verksamhetsområde. Ibland kan en lösning vara att byta material i stället för att hitta rätt ytbehandling. Laboratoriet i Göteborg har utrustning för utvärdering av ytor. Det finns även möjligheter till provbeläggningar i lab- och pilotskala. Närheten till systerbolaget Provexa Ytbehandling underlättar om en process ska skalas upp till serieproduktion.
– Vi har idag utvecklat metoder som Earth och Pluto och vi har ytterligare processer på gång. Efter tre års uppbyggnad av verksamheten står vi väl rustade för att vara med som en viktig partner i den snabba och stora utvecklingen som elektrifieringen kommer att föra med sig, säger Anders Skalsky med tillförsikt.
Läs artikeln i tidningen Ytforum på länken:
https://issuu.com/ytforum/docs/ytforum_2103_web/37
Text och bild: Ytforum