Classification of lithium-ion cells for safe reuse

Energilagring gir fleksibilitet til periodiske og fornybare energikilder, og vil spille en viktig rolle på veien mot en karbonnøytral europeisk økonomi. Batterier fra elbiler fases vanligvis ut når kapasiteten er nede på 70-80 prosent. På grunn av måten elbilbatterier er bygget, kan èn av hundre, eller tusen, celler i en batteripakke være skyld i denne kapasitetsreduksjonen. Det er verken miljømessig eller økonomisk fornuftig å skrape og resirkulere hele batteripakker bare på grunn av én dårlig celle. Det er et mye bedre alternativ å klassifisere alle cellene i batteripakken slik at cellene med dårlig ytelse kan sendes til resirkulering, mens celler med god ytelse kan brukes videre i andre applikasjoner, slik som stasjonær energilagring. Sammen med batterieksperter i IFE, har vi i dette prosjektet et mål om å utvikle metoder og testsystemer for å kartlegge om brukte lithium-ion-celler er trygge å bruke på nytt. Vi vil kombinere destruktiv og ikke-destruktiv batteritesting, operasjonelle data fra stasjonær lagring og toppmoderne maskinlæringsmetoder for å klassifisere celler på en trygg, rask, skalérbar og kostnadseffektiv måte. Hagals teknologi evner både å kontrollere elektrisk belastning og strømme data fra individuelle celler i en batteripakke. Det betyr at Hagal-produkter kan behandle enkelte celler i batteripakken mer skånsomt enn andre celler i samme pakke, og slik kombinere celler med ulik kapasitet, kjemi og format. Dette forenkler ombruk av battericeller, fordi celler med ulik karakteristikk kan integreres. Det er da fortsatt viktig å fjerne og resirkulere celler som kan inneha defekter som man tidligere ikke kunne oppdage.

Battery energy storage plays a key role towards a carbon-neutral economy in Europe by enabling the transition to a larger fraction of renewable energy sources. An increasing number of electric vehicles will be retired in the coming years. Extending the useful life of batteries from these EVs can help meet the increasing demand of batteries for energy storage and for use in new applications. At the same time, reuse can significantly lower the yearly averaged carbon footprint of battery cells. There is also a large potential for a greater utilisation of cells which do not meet the producers’ specification, so called B-cells. In this project, Hagal will together with IFE develop and implement a scalable methodology to quickly identify promising battery cells that are suitable for repurposing to alternative applications in a safe and cost-effective manner. Single cell testing differs from the typical approach of testing the entire battery packs, and has the potential to improve performance and safety of reused battery packs as well as the fraction of second-life cells certified for reuse. The methodology will consist of a set of non-destructive tests performed in a test rig, and a cloud side classification model. The system will be scaled for a throughput of 400-4000 cells/day. More exhaustive destructive tests will be used to label non-destructive test data to build and improve on the classification model. A selection of the cells will be put to use in Hagal’s RebelCore systems which allows for a wide variation of battery chemistry form factor and state of health within a single battery pack. Real-time monitoring of the battery cells ensures a feedback loop for continuous improvement of the classification methodology through additional labels on the data as well as providing data to improve models of battery degradation.