Inom området energilagring så är battericeller unika eftersom de både skapar elektrisk energi genom kemiska processer samt lagrar energin i samma enhet. Den höga energitätheten hos litiumjonbattericeller är vad som bidragit till den civila trend som uppstått och den trenden har smittat av sig till försvarsindustrin. Dock bidrar den höga energitätheten till säkerhetsutmaningar och det behövs vara i åtanke vid konstruktionen av batteripack. En säkerhetsutmaning är den termiska rusningen och termisk rusning kan orsakas av exempelvis kortslutning i batteripacket eller om batteripacket överladdas vilket leder till värmegenererande sidoreaktioner och överhettning. Yttre skador på batteripacket, såsom beskjutning, kan också leda till att enskilda battericeller propagerar och då är det viktigt med en styrningsenhet som kan kontrollera strömmarna och stänga av hela eller delar av batteripacket. 

Ett batteripack består av många elektrokemiska battericeller som bildar batterimoduler och som i serie- eller parallellkoppling ökar spänningen och kapaciteten för att passa applikationen. Det finns flera uppsättningar av battericeller som gör de energi- eller effektoptimerade. De batteriapplikationer som ingår i detta projekt är batteripack för framdrift respektive förbrukning, detta för att kunna ersätta de blybatterier som idag används i stridsfordon. Blybattericellerna har lägre energitäthet och cyklingsförmåga vilket gör att litiumjonbattericeller kan vara bra ersättare. Denna rapport behandlar flera potentiella batterikemier och geometrier samt hur föråldringsmekanismer påverkar battericellens prestanda tillsammans med hur litiumjonbatterikemin kan implementeras i den svenska Försvarsmakten. 

Implementeringen av modern batterikemi i stridsfordon har en mängd fördelar och utmaningar som behövs tas i beaktning. Det finns flertalet användningsområden när det kommer till att använda hybriddrift inom det militära försvaret, det inkluderar möjligheten att kunna framföra fordonet samt observera på samma plats under en lägre tid med en lägre signatur både när det kommer till ljud och värmeavgivning. Den hybrida driften ökar redundansen för stridsfordonet och det leder även till en lägre bränsleförbrukning, en möjlighet för framtida vapen som kräver mer energi kan implementeras samt att soldaterna kan ladda sin utrustning från fordonet. 

Av flertalet batterikemier valdes litiumjärnfosfat, nickelkoboltaluminiumoxid samt nickelmangankoboltoxid. Litiumjärnfosfat valdes för att den batterikemin har god cyklingsförmåga och hög säkerhet. Nickelmangankoboltaluminiumoxid och nickelmangankoboltoxid valdes båda för den höga energitätheten och cellspänningen. Vidare föreslogs litiumjärnfosfat och nickelmangankoboltoxid eftersom nickelkoboltaluminiumoxid har hög kinetik vid termisk rusning och sämre cyklingsförmåga. 

När det kommer till placeringen av batteripacken är det av vikt att tillgodose hög säkerhet, bibehålla ett högt stridsvärde och att det ska vara enkelt att byta ut komponenter i batteripacket. De förslag som tas upp på placering är i bottenplattan, bandhyllan samt på utsidan av stridsfordonet. I avsnittet tillkommer även figurer som visar förslagen för att ge en tydligare vision.

In terms of energy storage, battery cells are unique in the way that in the same unit they both convert electrical energy through chemical processes and store the energy. The high energy density of lithium-ion batteries is one of the reasons to the emerged civilian trend that has spread into the defence industry. However, the high energy density contributes to safety challenges that must be considered when designing battery packs. One of the safety challenges is thermal runaway, which can be caused by for instance short circuit in the battery pack or if the battery pack is overcharged, which would lead to heat-generating side reactions and overheating. External damage to batteries, such as shelling, can also lead to individual battery cells propagating and then it is important to have a battery management system that can control the currents and shut down all or parts of the battery pack if necessary. A battery pack consists of many electrochemical battery cells that form battery modules that, in series or parallel connection, increase the voltage and capacity to fulfil the requirements for different applications. The battery cells can be either energy or power optimized.    

This project consists of two battery applications: battery packs for propulsion and consumption. They are designed to be able to replace the lead-acid batteries that are currently used in combat vehicles. The lead-acid battery cells have lower energy density and cycling ability, which means that lithium-ion battery cells can be good substitutes. This report addresses several potential battery chemistries and geometries as well as how the aging mechanisms affect battery cell performance.   

The implementation of modern battery chemistry in combat vehicles has both several benefits and challenges that need to be addressed. There are several areas of use when it comes to using hybrid operation in the military defence, it is possible to be able to drive the vehicle and observe in the same place for a lower time with a lower signature both when it comes to sound and heat emission. Moreover, the hybrid operation increases the redundancy of the combat vehicle, and it also leads to a reduced fuel consumption, an opportunity for future weapons that require more energy can be implemented as well as the opportunity for the soldiers to charge equipment in the vehicle.   

Lithium iron phosphate, nickel cobalt aluminum oxide and nickel manganese cobalt oxide were chosen of the mentioned battery chemistries. Lithium iron phosphate for its high cycling ability and safety. Nickel manganese cobalt alumina and nickel manganese cobalt oxide were both chosen for the high energy density and cell voltage. Furthermore, lithium iron phosphate and nickel manganese cobalt oxide were suggested because nickel cobalt aluminum oxide has high thermal runaway kinetics and poorer cycling ability compared to nickel cobalt aluminum oxide.   

For the placement of where the battery packs can be placed it is essential to consider the risk of shelling and the strategy for replacing components. The suggested placements are the base plate, the track shelves, and lastly, on the outside of the combat vehicle.