Stefan Jansson

– Jag har jobbat med batterier i 25 år. Incell är det tredje bolaget som jag startar, som sysslar med batterier. Tidigare har jag varit med om att starta Northstar Battery som tillverkar blybatterier och innan dess var det Abatel, säger Stefan Jansson, vd på Incell.

Incells affärsidé är lätt att beskriva. Företaget utvecklar litiumjonbatterier för telekomindustrin. När nätet går ner, tar batterierna vid för att hålla liv i basstationerna så att vi alla kan fortsätta att kommunicera.

– Sedan 2016 finns det ett krav på reservkraft till basstationer. Det beror av att mobilnätet idag har en samhällskritisk funktion. Numera är det lagstiftat att det i storstäder ska vara en backuptid på minst två timmar, medan det utanför storstäder ska vara fyra timmar.

För Incell är lagstiftningen positiv. Kravet i sig är inte kopplat till en viss teknik, utan handlar enbart om täckning. Än så länge är det främst alla basstationer på hustak i städer och master på marken runt om i landet som är berörda.

– Men på sikt kommer även 5G att få krav på reservkraft. Med 5G kommer förarlösa fordon och andra typer av uppkopplingar som, om möjligt, än mer samhällskritiska än dagens.

Idag finns runt åtta miljoner basstationer i världen, huvuddelen är stora och förbrukar mellan 3 kW och 10 kW. Här dominerar blybatterier som backuplösning. Ett torn kan ha 1 000 kilo blybatteri, som måste bytas ut relativt ofta. Ett motsvarande litiumbatteri väger 250 kilo.

– I vissa länder har de en livslängd på ett till tre år, i Sverige kanske sex-sju år. Temperatur och antal strömavbrott påverkar livslängd.

Inom detta segment har Incell fått ett rejält fotfäste. Det är en intressant marknad trots att den växer långsamt, eftersom Incell erbjuder mindre och mer långlivade lösningar till lägre driftskostnad och mer än halverad miljöpåverkan jämfört med blyalternativen.

– Det riktigt intressanta är det vi kallar small-cells. Där ingår 5G, men även 4G och andra tekniker. Detta är en exploderande marknad som ställer helt andra krav på vikt och volym hos batteriet.

Inom small-cells och distribuerade antennsystem väntas 30 miljoner nya sajter byggas till 2023. Här handlar det om många mindre enheter, exempelvis kan de sitta på el- eller lyktstolpar och husväggar. Då fungerar inte blybatterier.

Litiumbatterier har fördelen att de kan lagra mycket energi i en liten behållare. Samtidigt är de väldigt reaktiva. Det kräver ett skyddsystem, en Battery Management System eller BMS, som säkerställer att batteriet inte kan användas utanför sin specifikation.

Incell utvecklar sin egen BMS som har full kontroll på hela batterilösningen – den sköter cellbalansering, alla säkerhetsfunktioner och uppkoppling till nätet.

Tidigt i år släppte Incell ett batteri som är det första i en ny generation. I bakgrunden syns batteriet som rymmer knappt 500 cylindriska celler som står packade på högkant. Framför ligger en avtagen front, som visar kretskortet (BMS:n) som styr allt.

I början av året lanserade Incell en ny batterigeneration, den femte. Med den har företaget infört en plattformsstrategi och elektroniken – BMS:en – har krympt från tre kretskort till ett.

– Vi har samma kretskort till alla batteristorlekar, från 10 Ah till 250 Ah. Det kan styra 20 celler eller över 1 000 celler och hantera olika batterikemier, även framtida.

– Våra litiumbatterier kan även laddas med allt. Från nätet, med sol, vind eller annat. Tillsammans med litiumbatteri gör de våra produkter helt agnostiska.

Eftersom säkerheten är så vital placerar Incell två processorer i alla BMS:er. De mäter genom speciella sensorer samma data – såsom temperatur från flera platser i batteriet, spänning från alla celler, all ström som går in och ut genom batteriet – och jämför. Om något mätvärde blir olika stängs systemet av direkt.

– Inbyggt finns också en skaksensor. Tappar man batteriet utanför originalemballage är det viktigt att man inte kopplar in det, eftersom det kan ha uppstått en mekanisk skada på en litiumcell.

Nytillskottet är även damm- och vattentätt. En annan finess är ett patenterat stöldskydd som gör att enheten stängs av elektriskt om den plockas från en sajt.

– Vi har även utvecklat en strömbegränsande enhet. Det är ett oerhört tungt patent som kommer att ge oss en stor fördel framöver.

Det handlar om en så kallad CLD (current limiting device) som per automatik justerar ner strömspikar från nätet.
Strömbegränsning har stort värde i en basstation, eftersom basstationen inte har en batteriladdare utan en likriktare som driver den direkt från nätet med 48 Vdc och samtidigt laddar batteriet.

Metoden fungerar bra för blybatterier, men litiumbatterier är känsligt för strömspikar.

– Kommer det för mycket ström låter andra sina BMS:er kliva in, stoppa laddningen och skicka ett larm. Vår fortsätter att ladda kontrollerat. För operatörerna är det ett mervärde, för larm kostar pengar.

Incell köper lejonparten av sina battericeller av Samsung, och har även tryggat ett leveranskontrakt som sträcker sig fyra år framåt.

– Vi har även skrivit ett leveransavtal med det svenska initiativet Northvolt som innebär att vi har säkrat tillgång till deras litiumceller från 2021 till 2026.

Till detta kommer ytterligare att par leverantörer för andra kemier, där det behövs.

Denna artikel har tidigare publicerats i magasinet Elektronik­tidningen. För dig som jobbar i den svenska elektronik­branschen är Elektronik­tidningen gratis att prenumerera på – våra annonsörer betalar kostnaden. Här tecknar du prenumeration (länk).

En intressant detalj som kommer att bli allt viktigare i framtiden är att alla företagets produkter har möjlighet att automatiskt plocka ut data.

Den tidigare produktgenerationen kan koppla samman batterier i grupper om 14 stycken. Nu kan tusentals batterimoduler kopplas ihop, om en går sönder stängs bara den av. Det ger BMS:en tusentals mätpunkter, som lägger grunden till en analysmotor.

– I vårt litiumbatteri har vi byggt in så att vi i realtid kan tala om hur länge hela nätet kommer att vara uppe om ett strömavbrott sker just nu, och strömmen inte kommer tillbaka.

– Sen går det att bygga in en mängd andra funktioner, som att förutspå var man bör ha för typ av batteribackup utifrån statistik på hur många strömavbrott det varit på en sajt under de senaste åren. Då går det att optimera nätet för en så bra upp-tid som möjligt till minimal kostnad. Det varierar kraftigt från land till land och plats till plats.

I labbet jobbar Incell med nästa batterigeneration, som ska dra nytta av morgondagens celler med ännu högre energidensitet.

– Idag lägger vi ner en hel del forskning på att göra cellerna ännu säkrare. Jag kan inte berätta så mycket om hur, men det handlar om att kapsla in cellerna.

Incell certifierar alla batterier på tredjepartsinstituten TUV, Intertek och UL. Ingen av dessa har lyckats att elektriskt få något av företagets batterier att nå någon form av termisk rusning eller annat katastrofscenario.

Samtidigt säger standarderna att om det inte går att skapa ett elektriskt fel så måste en brand forceras. Det betyder att en värmetråd lindas runt en cell och hettas upp tills det börjar brinna. Syftet är att se hur systemet reagerar, om det kapslar in branden eller om branden spridas till nästa cell.

– Just nu undersöker vi hur vi kan använda olika material runt cellen som vi kan kontrollera om cellen skulle få en termisk rusning. En sådan incident får ju inte märkas utåt, utan bara bli ett internt problem.