The global energy system is under transformation. The energy transition from a centralized, fossil fuel based energy system to a more decentralized, renewable energy based system will challenge the balancing of electricity supply and demand. This stresses the importance of grid flexibility. In this challenge, energy storage will play a valuable role as it can provide flexibility and support the renewable energy integration. More specifically, lithium-ion battery energy storage systems (Li-ion BESS) demonstrate technological advantages and valuable application possibilities in the electricity grid. This thesis examines opportunities and barriers for deployment of grid-scale Li-ion BESS in the Swedish electricity market, and provides an overview of different perspectives of possibilities with BESS from several market actors. The purpose of the exploratory study is to gain an understanding of prospects for grid-scale BESS in Sweden. Through a comprehensive literature study and an empirical study, based on fourteen interviews with various actors in the electricity market, data was collected and analyzed. The analysis of the empirical findings resulted in two tables summarizing opportunities and barriers for implementation of BESS in Sweden. The opportunities and barriers are categorized into three hierarchical levels; contextual level, power system level and BESS level, referring to where in the system the benefits or hinders are localized. Also, key discussion points related to BESS (such as storage time perspective, ownership, grid services, cost, price signals and knowledge gap) are explored and evaluated. Furthermore, to understand the possibilities for grid-scale BESS in Sweden, a potential business setup for BESS is assessed and analyzed to identify preconditions for BESS to be attractive on the Swedish electricity market. The findings of the thesis indicate that grid flexibility is most likely going to be a considerable issue within 10-20 years. By the time of the potential nuclear phase out in Sweden, there will be major instabilities in the electricity grid if solutions are not in place. Therefore, keys to grid flexibility need to be evaluated and planned for well in advance, and the findings indicate that BESS could be a possible part of the solution. Until now, the regulatory framework has been perceived as rather unclear when it comes to energy storage, which has led to uncertainties among the market actors. These unclarities are about to be clarified with new laws and regulations, which will enable potential businesses for BESS. With the changes in the regulatory framework in place, we see an opportunity with new actors on the market. Our analysis shows that the BESS owner will most likely be a commercial actor, to enable utilization of a BESS for combined applications. An important factor, affecting the possibilities of implementing BESS on the Swedish electricity market, is the cost of BESS. We consider the cost aspect as vital for the likelihood of deploying BESS in Sweden. Based on our main findings, we conclude several preconditions for the deployment of BESS in Sweden. These are; decreased costs of BESS, acceptance from market actors, increased knowledge, a trading platform for grid services provided by a BESS, coordination between markets and electricity load forecasts. We believe that if these preconditions are fulfilled, Li-ion BESS has a chance to affect and have an impact on the Swedish electricity market. / Dagens energisystem är under förändring. Det sker en omvandling där energisystemet går från att vara centraliserat och fossilbaserat till att bli mer decentraliserat och baserat på förnybar energi. Detta kommer att utmana balanseringen av elproduktion och elkonsumtion, vilket betonar vikten av flexibilitet i elnätet. I den stundande utmaningen kommer energilagring att spela en viktig roll eftersom det kan bidra med flexibilitet och samtidigt stödja integrationen av mer förnybar elproduktion. Mer specifikt har energilagersystem med litiumjon-batterier flertalet tekniska fördelar och värdefulla användningsområden i elnätet. Det här examensarbetet utforskar möjligheter och hinder för en framtida implementering av nätanslutna litiumjonbatterilager på den svenska elmarknaden och ger en överblick över perspektiv på utsikter för batterilager från flertalet marknadsaktörer. Syftet med den utforskande studien är att få en ökad förståelse för framtidsutsikterna för storskaliga batterilager i Sverige. Genom en omfattande litteraturstudie och en empirisk studie, baserad på fjorton intervjuer med olika aktörer på elmarknaden, samlades data in och analyserades. Analysen av de empiriska resultaten resulterade i två tabeller som sammanfattar möjligheter och hinder för implementering av batterilager i Sverige. Möjligheterna och hindren kategoriseras i tre hierarkiska nivåer; kontextuell nivå, kraftsystemnivå och batterilagersystemnivå, med hänvisning till var i systemet fördelarna eller barriärerna är lokaliserade. Dessutom utvärderas flera betydande diskussionsteman relaterade till batterilager (såsom lagringstid, ägande, nättjänster, kostnad, prissignaler och kunskapsluckor). För att förstå möjligheterna för att etablera batterilager i Sverige har en möjlig affärsuppställning utvärderats och analyserats. Detta för att identifiera förutsättningar för att batterilager ska vara attraktivt på den svenska elmarknaden. Examensarbetets resultat tyder på att nätflexibilitet sannolikt kommer att bli ett betydande problem inom 10-20 år. Den troliga avvecklingen av den svenska kärnkraften kommer att resultera i instabilitet i elnätet om inte lösningar finns på plats. Därför behöver lösningar för att uppnå flexibilitet i elnätet utvärderas och planeras i god tid och uppsatsens resultat visar på att batterilager kan vara en möjlig del av lösningen. Fram till nu har det funnits oklarheter i regelverket gällande energilagring, vilket har lett till osäkerheter hos marknadsaktörerna. Nya lagar och förordningar kommer att klargöra flertalet osäkerheter och möjliggöra potentiella affärer med batterilager. När det förändrade regelverket är på plats, ser vi potential för nya aktörer på marknaden. Vår analys visar på att batterilager med största sannolikhet kommer att ägas av kommersiella aktörer för att möjliggöra kombinerade användningsområden av batterilager. Möjligheterna till implementering av batterilager på den svenska elmarknaden påverkas i hög grad av kostnaden för batterilager. Vi anser att kostnadsaspekten är avgörande för sannolikheten att utnyttja batterilager i Sverige. Vår slutsats är att det finns flertalet förutsättningar för att batterilager ska bli attraktivt och lönsamt i Sverige. Dessa är; minskade kostnader för batterilager, acceptans från marknadsaktörer, ökad kunskap, en handelsplattform för nättjänster som tillhandahålls av batterilager, samordning mellan marknader samt lastprognoser. Om dessa förutsättningar uppnås anser vi att litiumjon-batterilager har en chans att påverka den svenska elmarknaden.

The automotive market is currently undergoing a historical change where stricter emission legislations and ever increasing fuel costs have intensified the search for effective alternatives to the conventional internal combustion engine, which has resulted in a substantial trend towards electrification of powertrains. Storage of electrical energy is the fundamental component in this technology where the lithium-ion batteries are currently considered as the most appropriate solution. Lithium-ion batteries, however, as other types of batteries, can only be used efficiently and durably within a specific temperature range.This Master thesis has been carried out in collaboration with Electroengine in Sweden AB, situated in Uppsala, which has an ongoing project regarding development of a modular battery system for electric powertrains. The project is at a stage where an initial prototype has been developed which provides the foundation for this thesis. The study has addressed the battery system performance from a thermal perspective, in order to validate the ability of the system to create a thermally serviceable environment for the lithium-ion battery cells. The work has therefore been focused on verifying whether the existing structure provides sufficient heating and cooling functions. Based on the validation review, the current prototype's performance is presented and suggestions for improvements are submitted.Knowledge in the relevant area has been acquired through an extensive pre study concerning competing temperature management systems, basic thermodynamics, potential pathways for heat transfer and temperature-related characteristics for battery cells. Further, testing was conducted to obtain cell-generated heat power at varying load, state of charge and temperature. Henceforth the test data was used for the creation of simulation models in (COMSOL, 2012) and numerical analysis in (MATLAB, 2011) regarding the battery system's thermal behavior for various operating conditions in order to verify the system's temperature-regulating sustainability and to design the required cooling and heating functions.The conclusion of the study indicates that the existing design possesses acceptable dimensioning of cooling and heating properties. For further development of the battery system's temperature regulatory functions, a number of system improvement measures are necessary. Prioritized improvements are adaptive cooling which is only activated when needed, and cooling through the connecting plates of the battery cells. Implementation of improvement measures will result in an extended lifespan of the battery cells, and higher overall efficiency of the battery system. / Fordonsmarknaden genomgår idag en historisk förändring där striktare utsläppslagstiftningar och ständigt ökande bränslekostander har intensifierat sökandet efter effektiva alternativ till den konventionella förbränningsmotorn, vilket medfört en omfattande trend mot elektrifiering av drivlinor. Lagring av elektrisk energi utgör den fundamentala komponenten inom denna teknologi där litium-jon-batterier idag anses som den mest adekvata lösningen. Litium-jon-batterier är dock, såsom andra typer av batterier, temperatursensibla och kan endast brukas effektivt och durabelt inom ett specifikt temperaturområde.Detta examensarbete har genomförts i samarbete med Electroengine in Sweden AB i Uppsala som har ett pågående projekt där ett modulärt batterisystem för elektriska drivlinor utvecklas. Projektet befinner sig i ett stadie där en initial prototyp framtagits vilken utgör fundamentet för ifrågavarande examensarbete. Genomförd studie har behandlat batterisystemets prestanda ur ett termiskt perspektiv med syfte att validera systemets förmåga att skapa en termiskt tjänlig miljö för ingående litium-jon-battericeller. Arbetet har följaktligen fokuserats på att verifiera huruvida den befintliga konstruktionen tillgodoser satisfierande värmnings- och kylningsfunktioner. Utifrån valideringsgranskningen har den befintliga prototypens prestanda presenterats och förbättringsförslag framlagts.Via en omfattande förstudie berörande konkurrerande temperaturhanteringsystem, grundläggande termodynamik, potentiella vägar för värmetransport och battericellernas temperaturrelaterade egenskaper inhämtades en solid kunskapsbas inom berört område. Vidare genomfördes tester för erhållande av cellgenererad värmeeffekt vid varierande last, laddningsstatus och temperatur. Fortsättningsvis brukades testdata för upprättande av simuleringsmodeller i (COMSOL, 2012) och numerisk analys i (MATLAB, 2011) gällande batterisystemets termiska beteende för olika driftförhållanden för att därigenom verifiera systemets temperaturreglerande bärkraftighet och dimensionera erforderlig kylning och värmning.Slutsaten av genomförd studie är att den befintliga konstruktionen innehar godtagbar dimensionering av kyl- respektive värmningsfunktion för tilltänkt applikation. För vidareutveckling av batterisystemets temperaturreglerande funktion återfinns ett flertal systemförbättrande åtgärder där prioriterade förbättringar utgörs av adaptiv kylning som endast aktiveras vid behov och kylning via battericellernas kontaktbleck. Implementering av förbättringsförslag resulterar i förlängd livslängd för battericellerna samt högre total verkningsgrad för batterisystemet.

Examensarbetet gjordes på Volvo Group Trucks Technology. Målet med arbetet var att studeravärmeutveckling i Li-jon cell för hybrid- och elbilar, HEV och EV. Battericeller undersöktesunder sina normala arbetsförhållanden och vid förstörande prov. Undersökningen baserades påcellernas yttemperatur. Arbetet beskrev cellernas beteende och syftade att vara ett underlag förkonstruktörer av batterisystem.En litteraturstudie gjordes för att studera faktorer som påverkar värmeutvecklingen. Sedananalyserades källor till samtliga faktorer. En moduleringsmetod för analys av cellensvärmeeffektivitet togs fram. Miljöpåverkan och ekonomiska aspekter av batterier undersöktes.Tre tester togs fram för att undersöka värmeutvecklingsfaktorer på fem celler. De flestafaktorerna var externa såsom laddning och urladdning, puls och kontinuerlig ström ochomgivningstemperatur. En infraröd kamera användes vid experimenten.Testerna visade hur olika faktorer påverkade cellernas temperatur. Vidare analys av källor visadekritiska områden i cellernas konstruktion.Förstörande värmeprov gjordes på tre par av celler. Dessa värmdes upp till 300°C vilketorsakade ”thermal runaway”. I vissa fall gick temperaturen över 600°C och celler fattade eld.Olika kemiska sammansättningar och uppbyggnad av cellerna gjorde att de betedde sig olika vidgenomförda tester.Testerna visade att olika celler presterade olika vid liknande testförhållanden. Därför är detviktigt att ta fram specifikationer för användningsförhållanden för att välja ut en cell för ettbatterisystem. Sedan kan prestandan av olika celler jämföras och effektivitet kan utvärderas församma belastningscyklar.Thermal Management System kan förhöja batteriets effektivitet och måste designas medanvändningsförhållanden i åtanke. Batteriernas säkerhet är väldigt viktig och människor får inteskadas av batterier. Därför måste säkerheten finnas i åtanke i alla steg av batteridesign.Arbetets resultat blev en sammanfattning av viktiga faktorer och specifikationer för batteridesignsom baserades på värmeutvecklingen. Samtliga riktlinjer sammanfattades i Appendix 5. / Master thesis work was done at Volvo Group Trucks Technology. Aim of the project was tostudy thermal behaviour of Li-ion battery for hybrid and electric vehicles, HEVs and EVs.Battery cells were tested in regular working conditions and abuse conditions. Surfacetemperature of cells was chosen for studying heat evolution.A literature study was conducted to research factors that influence cell temperature. Analysis ofsources of these factors was then performed. A modelling method for analyzing cell thermalefficiency was designed. Sustainability and economics aspects of batteries were also studied.When factors were established three tests were designed to study their effects. Five cells werestudied. Tests mainly examined external factors such as charge and discharge, pulse andcontinuous current, ambient temperature to name a few. An infrared camera was used.Study showed how different factors influenced cell temperature. Further analysis of sourcespointed out some hot spots of cell designs.Thermal abuse test were performed on three pairs of cells. Cells were heated up to 300°C andwent through thermal runaway which in some cases increased temperatures up to 660°C in lessthan a second and caused fire. Different cell chemistries and cell designs reacted differently tothe abuse conditions.A conclusion was reached that cells performed differently in similar test conditions. Whendesigning a battery system a set of specifications for usage conditions is crucial for choosing acell. When conditions and load cycles are known cells can be tested and their thermal andelectrical efficiency evaluated.Thermal Management System TMS can largely enhance cell efficiency and lifecycle. Suchsystem must also be designed according to usage conditions and particular cell’s performance.Battery safety showed to be a very important factor of designing a battery system. Humans shallnot be injured by systems with batteries which must be kept in mind during design.Work resulted in summary of important factors and specifications for designing a battery systembased on cell thermal behaviour. These guidelines are presented in Appendix 5.

Miljöpåverkan från konventionella förbränningsmotorer har bidragit till en övergång till elmotorer. I denna övergång spelar litiumjonbatterier en viktig roll som energilagringssystem, men på grund av sin reaktiva kemi kan de utgöra en säkerhetsrisk. I likhet med civilsamhället står Försvarsmakten inför ett skifte där förbränningsmotorer ska bytas ut mot el- och hybridmotorer. För en säker militär tillämpning är det därför viktigt att förstå hur litiumjonbatterier beter sig vid åldrande och bortom ramen för normal användning. Detta projekt syftar till att identifiera batteriparametrar (impedans, resistans, kapacitet och yttemperatur) att använda för bedömning av batteriets hälsotillstånd. Vidare syftar projektet till att värdera de identifierade batteriparametrarnas lämplighet för militära applikationer. Som en del av syftet undersöker detta projekt omgivningstemperaturens effekt på batteriparametrarna, samt använder batteriparametrarna för att uppskatta när ett batteri kan klassas som förbrukat. Kommersiella NMC/grafit-litiumjonbatterier åldrades genom full upp- och urladdning. Varje batteri utsattes för maximalt 250 upp- och urladdningscykler vid laddningsströmmar om 4 A och urladdningsströmmar om 10 A. Åldrandet övervakades genom regelbunden mätning av impedans, resistans, kapacitet och yttemperatur. Batterierna cyklades vid antingen 52 ± 3 °C, 21 ± 3 °C eller −15 ± 3 °C för att studera omgivningstemperaturens effekt på de undersökta batteriparametrarna. Impedansmätningar vid 980 Hz var stabilast med avseende på variationer i omgivningstemperatur samt batteriets laddningsnivå, och ansågs därför vara den lämpligaste batteriparametern att använda för uppskattning av batteriets hälsotillstånd när tillämpningen kräver stor flexibilitet. Förändringar i resistans och kapacitet vid givna omgivningstemperaturer ansågs å andra sidan bättre återspegla batteriets åldringsgrad. Därför ansågs resistans och kapacitet vara de lämpligaste batteriparametrarna för uppskattning av batteriets hälsotillstånd med avseende på precision. Mätning av yttemperatur gav otillräcklig information för att uppskatta batteriernas hälsotillstånd med precision. En sänkning av omgivningstemperaturen från 21 °C till −15 °C hade en stor påverkan på resistans och kapacitet; resistansen ökade medan kapaciteten minskade, vilket motsvarar en reducerad batteriprestanda. Med avseende på kapacitetsförlust så förbrukades inget av batterierna som förvarades i 21 °C under cyklingen. Batterier som förvarades i 52 °C och −15 °C var förbrukade efter 150–200 cyklingar. Med avseende på resistansökning var ett av batterierna som förvarades vid 21 °C förbrukat efter 200 cyklingar. Samtliga batterier förvarade vid 52 °C var förbrukade efter 150–200 cyklingar, medan batterier förvarade vid −15 °C var förbrukade efter 200–250 cyklingar. Slutligen, med avseende på impedansmätning vid 980 Hz så tog det 200 cyklingar tills dess att ett av batterierna som förvarades i 21 °C var förbrukat. Ett av batterierna som förvarades i 52 °C var förbrukat efter 150 cyklingar. Batterier förvarade vid −15 °C var förbrukade efter 200–250 cyklingar. / Environmental concerns associated with greenhouse gas emissions from conventional combustion engines have contributed to a transition towards electric mobility. In this transition, lithium-ion (Li-ion) batteries play an important part as an energy storage system. However, Li-ion batteries can pose a safety risk due to their reactive chemistry. The Swedish Armed Forces are approaching a transition towards electric mobility, therefore, understanding Li-ion battery behavior with regard to non-normal use and ageing is critical for safe military applications. This project aimed to identify and evaluate battery parameters (impedance, resistance, capacity and surface temperature) suitable for State of Health (SOH) estimation of Li-ion batteries in military applications. Furthermore, this project aimed to investigate the ambient temperature’s effect on battery parameters, and identify the battery’s end of life (EOL) based on battery parameter tracking. Commercial NMC/graphite Li-ion batteries were exposed to ageing through repeated charge and discharge cycles. A critical application was mimicked, where the batteries operated at 1C charge rate (4 A) and 2.5C discharge rate (10 A) between 100 % and 0 % state of charge, for up to 250 charge/discharge cycles. The ageing process was tracked through regular measurements of impedance, resistance, capacity and surface temperature. In order to investigate the ambient temperature’s effect on the investigated battery parameters, the batteries were aged at either 52 ± 3 °C, 21 ± 3 °C or −15 ± 3 °C. Impedance measured at 980 Hz was the most stable battery parameter with respect to variations in state of charge and temperature, and was therefore regarded as the most suitable parameter for SOH estimation with respect to flexibility. Measurements of resistance and capacity at given temperatures were likely reflecting electrochemical ageing phenomena more accurately, hence the most suitable battery parameters for SOH estimation with respect to accuracy. Tracking of surface temperature provided insufficient information for accurate estimation of the batteries SOH. Decreasing the ambient temperature from 21 °C to −15 °C had a major effect on capacity and resistance; the resistance increased and the capacity decreased, corresponding to a decrease in battery performance. With respect to capacity fade, neither of the batteries aged at 21 °C reached their EOL within 250 cycles, while batteries aged at 52 °C or −15 °C reached their EOL after 150–200 cycles. With respect to resistance, one battery kept at 21 °C reached their EOL after 200 cycles, all batteries kept at 52 °C reached their EOL after 150–200 cycles, and batteries kept at −15 °C reached their EOL between 200–250 cycles. Finally, with respect to impedance measured at 980 Hz, one battery kept at 21 °C reached their EOL after 200 cycles, one battery kept at 52 °C reached their EOL after 150 cycles, and batteries kept at −15 °C reached their EOL between 200–250 cycles.

Over the last few decades, rechargeable lithium-ion batteries have been extensively used in portable instruments due to their high energy density and low self-discharge rate. Recently, lithium-ion batteries have emerged as the most promising candidate for electric vehicles and stationary energy storage. However, the maximum energy that lithium-ion batteries can store decreases as they are used because of various irreversible degradation mechanisms. Lithium-ion batteries are complex systems to understand, and various processes and their interactions are responsible for the degradation over time. The mechanical integrity and stability of the electrode layers inside the battery highly influence the battery performance, which makes it a necessity to characterize the mechanical behavior of electrode active layers for mesoscopic and macroscopic level modeling. In papers 1 and 2, the macroscopic mechanical behavior of active layers in the electrodes is investigated using U-shape bending tests. The active layers are porous and a different tensile and compressive behavior is captured by performing tests on single side coated dry specimens. The experiments reveal that the active layer is stiffer in compression as compared to tension. The compressive stiffness increases with bending strain whereas the tensile stiffness is almost independent of the bending strain. A very low value of modulus of the active layer (1-5 GPa) is measured in comparison to the metal foils (70-110 GPa) and the active particles (50-200 GPa) which shows that the electrode properties are governed majorly by the binders present in the active layers.  The time-dependent and hysteresis effects are also captured by the method which circumvents the flaws of many other test methods presented in the literature.   In paper 3, we present a multiscale homogenization method that couples mechanics and electrochemistry at the particle, electrode, and battery scales. The active materials of lithium-ion battery electrodes exhibit volume change during lithium intercalation or deintercalation. A lithium concentration gradient develops inside particles, as well as inside the active layer. The developed stress due to deformations further affects solid diffusion.  We utilized models that have already been developed to couple particle and electrode layer levels. The mechanical coupling between the electrode and the battery level is achieved by homogenization of the layered battery using three-dimensional laminate theory.  By application of the model, we demonstrate that the stresses on all considered scales can be predicted from the homogenized model. It is furthermore demonstrated that the effects of external battery loadings like battery stacks, casings, and external pressure can be captured by the model. The model can also capture the effect of various electrochemical cycling rates and mechanical parameters like layer thicknesses, stiffnesses, and swelling properties. The presented multi-scale model is fast, accurate and the efficiency of the method is demonstrated by comparisons to detailed finite element computations where each layer is individually modeled.

Integrating more renewable energy sources into the grid has caused increased instability due to the intermittency of renewable energy sources. Hence, the need for grid balancing strategies such as frequency regulation has intensified. Areim, a Nordic real estate investment company, through this thesis, aims to have an assessment conducted to estimate the environmental benefits or consequences of using their specific battery system as a participant in the Swedish frequency regulation market, using the lifecycle assessment framework. The study only considered the cradle-to-gate lifecycle scope, excluding the product disposal stage, and the impact categories used align with the Environmental Footprint assessment methodology. The functional unit is in per kilo-watthour delivered, and the batteries are expected to deliver 933 kWh of electric energy over the estimated lifetime of 15 years. The normalized carbon emissions caused by delivering 1 kWh of energy for frequency regulation using the status quo prequalified technologies primarily comprised of hydropower, combined heat and power, and battery energy storage produce 4.75 kgCO2eq. Introducing Areim's specific battery system 200 kW bid into the prequalified technologies mix by substitution produces 0.075 kgCO2eq fewer carbon emissions per kWh delivered. The sensitivity analysis further supports that Areim will yield added carbon emission savings by increasing its available prequalified re-source capacity in the market. The findings of this thesis can be used to support Areim and other companies interested in grid support services such as frequency regulation to decide whether it is beneficial to use their specific battery systems for such services from an environmental effect perspective.

No description available.

No description available.

Syfte – Syftet med studien är att Identifiera förbättringsmöjligheter och kritiska faktorer genom att studera returflödet för litiumjonbatterier ur ett miljöperspektiv. Genom att studera returflödet för litiumjonbatterier kan det hjälpa till att ta reda på hur flödet kan se ut för att minimera miljöpåverkan. Detta görs för att bidra med kunskap till återvinningsbranschen om hur returflödet för litiumjonbatterier ser ut idag och hur det förbättras i framtiden.  För att uppnå syftet med studien har två frågeställningar tagits fram:  [1] Hur kan returflödet för litiumjonbatterier förbättras ur ett miljöperspektiv?  [2] Vilka kritiska faktorer kan beaktas vid utformningen av returflödet för litiumjonbatterier?  Metod – Studien har utförts som en fallstudie på ett av Sveriges största återvinningsbolag. Forskarna startade med en förstudie i form av en ostrukturerad observation på fallföretagets återvinningsstation. Vidare hölls en ostrukturerad workshop med den strategiska logistikchefen och en affärsutvecklare inom batterier på fallföretaget. Förstudien gav forskarna en fördjupad kunskap i det aktuella ämnet och därpå kunde ett teoretiskt ramverk byggas upp för att stödja studien. För att uppfylla studiens syfte och besvara frågeställningarna har kvalitativ datainsamling i form av tre intervjuer och dokumentationsstudie utförts. För att besvara studiens syfte har det teoretiska ramverket och den insamlade empirin analyserats och ställts mot varandra.  Resultat – Returflödet för litiumjonbatterier kan förbättras genom att utforma ett navsystem. Navsystemet innebär i praktiken att det kan anläggas mellanlagringstationer där litiumjonbatterierna plockas isär och djupurladdas. Mellanlagringen minimerar avståndet som litiumjonbatterierna behöver fraktas innan de är djupurladdade vilket bidrar till att enklare emballage kan användas och ökad fyllnadsgrad vid transport. Enklare emballage och ökad fyllnadsgrad bidrar till att minska miljöpåverkan i returflödet för litiumjonbatterier. En optimeringsmodell kan användas för att minimera antalet tonkilometer som krävs för att transportera litiumjonbatterier mellan flödets alla delar. Vidare identifierades kritiska faktorer som påverkar returflödets utformning. De kritiska faktorerna som identifierades var:  - Ökade volymer  - Farligt gods  - Skadade batterier  - Nytt forskningsområde  - Osäkerhet i varifrån LIB kommer in i flödet  Studien har bidragit med kunskap för återvinningsbranschen genom att besvara frågeställningarna och därför anses studiens syfte uppnått.  Implikationer – Studiens resultat kan användas av återvinningsbranschen för att förstå returflödet av litiumjonbatterier och hur flödet kan förbättras. Resultatet kan även ge indikationer på vilka kritiska faktorer som behöver tas hänsyn till vid utformning av returflödet för litiumjonbatterier. Studien bidrar med kunskap till vidare forskning inom området för hanteringen av litiumjonbatterier.  Begränsningar – Det kan ifrågasättas om studien kan generaliseras för alla parter i återvinningsbranschen då studien bygger sitt resultat på endast ett fall. Studiens ämne är outforskat och därmed inte helt okomplicerat att studera på grund av brist på kunskap och tidigare forskning. Det studerade ämnet består av processer som inte finns på plats idag och således kan studiens resultat inte valideras då scenariot är en bit bort i framtiden. / Purpose – The purpose of the study is to identify opportunities for improvement and critical factors by studying the return flow of lithium-ion batteries from an environmental perspective. By investigating the return flow of lithium-ion batteries, it can help to find out what the flow might look like to minimize the environmental impact. This is done to contribute knowledge to the recycling industry about what the return flow for lithium-ion batteries looks like today and how it can be improved in the future.  To achieve the purpose of the study, two research questions have been raised:  [1] How can the reverse logistics for the collection of lithium-ion batteries be improved from an environmental perspective?  [2] What critical factors can be considered in the design of reverse logistics for lithium-ion batteries?  Method – The study was carried out as a case study at one of Sweden's largest recycling companies. The researchers started with a pilot study in the form of an unstructured observation at the case company recycling station. Furthermore, an unstructured workshop was held with the strategic logistics manager and a battery business developer at the case company. The pilot study gave the researchers an in-depth knowledge of the current subject and then a theoretical framework could be built up to support the study. In order to fulfil the purpose of the study and answer the research questions, qualitative data collection in the form of three interviews and documentation studies has been performed. To answer the purpose of the study the theoretical framework and the collected empirical data have been analysed and set against each other.  Findings –The reverse logistics when collecting lithium-ion batteries can be improved by designing a hub and spoke system. The hub and spoke system are in practice that intermediate storage stations can be built where the lithium-ion batteries are disassembled and deep discharged. The intermediate storage minimizes the distance that the lithium-ion batteries need to be transported before they are deep discharged, which contributes to simpler packaging being used and an increased degree of filling during transport. Simpler packaging and an increased degree of filling help to reduce the environmental impact of the reverse logistics for lithium-ion batteries. An optimization model can be used to minimize the number of tonne-kilometres required to transport lithium-ion batteries between all parts of the flow. Furthermore, critical factors were identified that affect the design of the reverse logistics. The critical factors identified were:  - Growing volumes  - Dangerous goods  - Damaged batteries  - New phenomenon  - Uncertainty in where lithium-ion batteries come into the flow  The study has contributed knowledge for the recycling industry by answering the questions and therefore the purpose of the study is considered to have been achieved.  Implications – The results of the study can be used by the recycling industry to understand the reverse logistics of lithium-ion batteries and how the flow can be improved. The result can also give indications of which critical factors need to be considered when designing the return flow for lithium-ion batteries. The study contributes with knowledge to further research in the field of handling lithium-ion batteries.  Limitations – It can be questioned whether the study can be generalized for all parties in the recycling industry as the study bases its results on only one case. The subject of the study is unexplored and thus not completely uncomplicated to study due to lack of knowledge and previous research. The studied subject consists of processes that are not in place today and therefor the results of the study cannot be validated as the scenario is a bit far in the future.

[pt] Por conta dos rápidos avanços tecnológicos, percebe-se uma mudança nos hábitos e das necessidades das pessoas. Há uma dependência cada vez maior de aparelhos eletrônicos como smartphones, notebooks etc. Construir baterias com grande capacidade energética é um dos desafios atuais para aumentar a autonomia dos aparelhos eletrônicos. Entretanto, uma alternativa que pode ajudar a manter aparelhos eletrônicos por mais tempo longe das tomadas é o compartilhamento de baterias. Existem na literatura muitos estudos envolvendo o compartilhamento de baterias no contexto de veículos elétricos, porém não são encontradas aplicações em smartphones. Um parâmetro importante a ser monitorado neste contexto é o estado de saúde (SoH). Até o momento, não há um consenso na literatura acerca do melhor modelo para estimar o SoH de baterias devido à falta de métodos bem estabelecidos. Assim, o objetivo geral desta dissertação foi construir um modelo para estimar a curva de estado de saúde, por meio do estado de carga, com vistas a estimar a saúde de baterias de íon-lítio. O modelo proposto foi baseado em redes neurais recorrentes. Para treinar e validar o modelo, foi construído um sistema para a realização de ensaios destrutivos, sendo possível estudar o comportamento de baterias de íon-lítio ao longo de toda vida útil. O modelo proposto foi capaz de estimar o SoH das baterias estudadas com boa exatidão, sob diferentes parâmetros de carga/descarga. O diferencial do modelo são baixa complexidade computacional, mesmo envolvendo modelos de redes neurais, e serem adotados parâmetros de entrada de fácil medição. / [en] Because of the fast technological advances, there is a change in people s habits and needs. There is an increasing dependence on electronic devices such as smartphones, notebooks etc. Building batteries with great energy capacity is one of the current challenges to increase the autonomy of electronic devices. However, an alternative that can help keep electronic devices longer away from sockets is battery swap. There are many studies in the literature involving the sharing of batteries in the context of electric vehicles, but no applications are found in smartphones. An important parameter to be monitored in this context is state of health (SoH). To date, there is no consensus in the literature about the best model for estimating battery SoH due to the lack of well-established methods. Thus, the objective of this dissertation is to build a model to estimate the state of health curve, with a view to classifying the health of lithium-ion batteries, through state of charge curve, for applications involving battery swap aiming to use in smartphones. The proposed model was based on recurrent neural networks. To train and validate the model, a system was built to perform destructive tests, being possible to study the behavior of lithium-ion batteries throughout its useful life. The proposed model was able to estimate the SoH of the batteries studied with good precision, under different charge / discharge parameters. The distinction of the model is low computational complexity, even involving neural network models, and easy-to-measure input parameters are adopted.