Rozwój elektrod na potrzeby akumulatorów nowej generacji
Przyczyniając się do rozwoju europejskiej elektromobilności, zespół finansowanego ze środków Unii Europejskiej projektu IntelLiGent(odnośnik otworzy się w nowym oknie) opracowuje zrównoważone, wysokonapięciowe akumulatory litowo-jonowe o zwiększonej gęstości energii, szybszym ładowaniu i dłuższej żywotności. Obecnie projekt osiągnął kluczowy kamień milowy w wysiłkach na rzecz rozwoju produkcji ogniw akumulatorowych wykorzystujących nową technologię dzięki produkcji rolki elektrod o wysokiej tolerancji na obciążenia bez wykorzystywania toksycznych rozpuszczalników. Jak czytamy w artykule(odnośnik otworzy się w nowym oknie) opublikowanym przez koordynatora projektu IntelLiGent - norweską instytucję SINTEF, produkcja elektrod do akumulatorów jest główną przeszkodą w wysiłkach na rzecz zwiększenia produkcji ogniw akumulatorowych i ma kluczowe znaczenie dla umożliwienia europejskiemu przemysłowi osiągnięcia samowystarczalności w zakresie dostaw akumulatorów. Warstwy elektrod opracowane w ramach projektu IntelLiGent składają się z katod wykonanych z tlenku litowo-niklowo-manganowego (LNMO) i anod krzemowo-grafitowych. Naukowcy projektu skupieni w SINTEF zdołali zwiększyć skalę produkcji tych warstw elektrod do rolek o długości ponad 100 metrów, pokrytych z obu stron powłokami elektrod. Grubość warstw charakteryzuje się dokładnością sięgającą jednej tysięcznej milimetra. Ze względu na kwestie ekologiczne, zarówno anoda, jak i katoda zostały przetworzone bez użycia N-metylo-2-pirolidonu - niebezpiecznego rozpuszczalnika powszechnie stosowanego w produkcji akumulatorów. Zamiast niego zespół wykorzystał wodne spoiwa do przygotowania elektrod odpornych na wysokie prądy w bardziej zrównoważony sposób. Otrzymane rolki zostaną następnie pocięte na mniejsze arkusze i zmontowane w wielowarstwowe ogniwa na potrzeby testów elektrochemicznych. Niektóre z nich będą testowane indywidualnie, a inne zostaną wykorzystane do montażu większego akumulatora. „To wielkie osiągnięcie dla naszej grupy”, zauważa Nils Peter Wagner, kierownik projektu i starszy badacz w SINTEF. „To jeden z pierwszych europejskich przykładów zwiększenia skali produkcji wydajnych katod LNMO wykorzystujących proces wodny, a także jeden z pierwszych przykładów zwiększenia skali produkcji elektrod w Norwegii. Mamy nadzieję, że to osiągnięcie będzie impulsem do rozwoju norweskich badań nad bateriami, który pozwoli nam rozpocząć lokalną produkcję ogniw na skalę przemysłową”.
Wspólne osiągnięcie
Do sukcesu projektu IntelLiGent przyczynili się różni partnerzy. Duńska spółka Topsoe dostarczyła materiał do produkcji katod LMNO, z kolei norweski producent Vianode opracował i dostarczył krzemowo-grafitowy materiał do produkcji anod. Grupa zajmująca się produkcją polimerów w ramach SINTEF pomogła w opracowaniu nowych rozwiązań spoiw na potrzeby elektrod, a Austriacki Instytut Technologii przyczynił się do zwiększenia skali produkcji substancji chemicznych wykorzystywanych do wytwarzania elektrod. Obecnie hiszpańska spółka Millor Energy Solutions przygotuje moduł akumulatora z ogniw wykorzystujących nowe elektrody, co będzie stanowiło istotny krok w prezentacji potencjału tej technologii. „Zwiększenie skali produkcji elektrod akumulatorów nie jest trywialnym zadaniem - zwłaszcza przetwarzanie przy użyciu wody okazało się bardzo trudnym wyzwaniem”, zauważa Wagner. „To ważny kamień milowy dla projektu, ponieważ jakość elektrody bezpośrednio przekłada się na jakość ogniw, które zostaną zmontowane w nadchodzących miesiącach”. Aby jeszcze bardziej przyspieszyć rozwój akumulatorów o wysokich osiagach w Europie, w ramach projektu IntelLiGent (Innovative and Sustainable High Voltage Li-ion Cells for Next Generation (EV) Batteries) badacze opracowali dwa narzędzia cyfrowe do optymalizacji projektowania akumulatorów oraz usprawnienia gromadzenia i analizowania danych badawczych dotyczących akumulatorów. Pierwsze narzędzie - PyBOP(odnośnik otworzy się w nowym oknie), to pakiet modelowania zapewniający metody szacowania i optymalizacji parametrów modelu akumulatora. Drugim jest IntelLiGent Battery Knowledge Navigator(odnośnik otworzy się w nowym oknie) – zaawansowana platforma zaprojektowana do zarządzania i analizy danych dotyczących akumulatorów.. Więcej informacji: strona projektu IntelLiGent(odnośnik otworzy się w nowym oknie)
