Technologia płynnych akumulatorów umożliwia szybkie ładowanie i podwojenie zasięgu pojazdów elektrycznych
Zarówno krajowe, jak i międzynarodowe przepisy ukierunkowane na ograniczenie emisji gazów cieplarnianych mają na celu zwiększenie świadomości konsumentów dotyczącej niezrównoważonych produktów, a także stopniowe zastępowanie zanieczyszczających środowisko pojazdów zasilanych paliwami kopalnymi ich elektrycznymi odpowiednikami. Celem Unii Europejskiej jest całkowita dekarbonizacja sektora transportu do 2050 roku. Pomimo tego jasno określonego celu, popularność pojazdów elektrycznych pozostaje na niskim poziomie – w 2018 roku stanowiły one zaledwie nieco ponad 2 % sprzedanych pojazdów. W wielu przypadkach kupujący obawiają się ograniczeń związanych z zastosowanymi akumulatorami, które często wymagają długiego ładowania, trwającego około 4 godziny, a w zamian zapewniają zasięg wynoszący maksymalnie 300 kilometrów, ze względu na niską gęstości energii. Co więcej, jednoczesne ładowanie akumulatorów ze stałym elektrolitem stanowi również spore obciążenie dla sieci elektrycznej. BETTERY, czyli przedsiębiorstwo realizujące finansowany przez Unię Europejską projekt Nessox, zajęło się usprawnieniem specyfikacji technicznych oraz weryfikacją osiągów prototypu opatentowanej nowej klasy akumulatorów litowo-tlenowych. Nowy półstały litowo-tlenowy akumulator przepływowy (NESSOX) może zostać naładowany w ciągu zaledwie kilku minut (bez znaczącego obciążenia sieci elektrycznej), jednocześnie zapewniając dwukrotnie dłuższy zasięg pojazdów. W ramach realizowanego projektu zespół przeprowadził również analizę potencjału rynkowego nowatorskiego rozwiązania.
Nowatorski przepływowy akumulator litowo-tlenowy
Rozwiązanie opracowane w ramach projektu NESSOX to półstały płynny akumulator. Wykorzystywana ciecz stanowi w tej konstrukcji elektrodę przepływową, która pełni rolę zarówno elektrolitu, jak i katolitu, w którym znajduje się tlen (O2). Konwencjonalne ogniwa Li/O2 są stałymi akumulatorami, wyposażonymi w oddychające katody, dzięki którym tlen trafia do ogniwa z zewnątrz w formie gazowej. Takie rozwiązanie ma jednak wadę w postaci niskiej prędkości transportu gazu. W przypadku akumulatora NESSOX, tlen znajduje się w płynie krążącym wewnątrz ogniwa, co pozwala na jego dużo szybszy transport. „Akumulator NESSOX różni się od innych akumulatorów litowo-tlenowych, ponieważ łączy lekkość oraz doskonałe osiągi tej technologii z modułowością akumulatorów przepływowych”, twierdzi Francesca Soavi, koordynatorka projektu. „Wykorzystanie własnościowego, półstałego katolitu opartego na nanocząsteczkach zapewnia elastyczność, doskonałe osiągi, a także możliwości rozładowania oraz gęstość energii na niespotykanym dotąd poziomie”. Akumulatory NESSOX są w pełni kompatybilne z istniejącą infrastrukturą ładowania, a ich największym przełomem jest nowatorskie rozwiązanie – możliwość ładowania bez konieczności fizycznego podłączenia pojazdów do sieci elektrycznej. Umożliwia to fakt, że wykorzystane elektrody przepływowe mogą zostać wymienione na nowe, naładowane przy pomocy odnawialnych źródeł energii. W ramach projektu firma BETTERY przeprowadziła szereg testów i eksperymentów na nowym prototypie akumulatora NESSOX, osiągając gęstość prądu na poziomie 2,0 mA/cm2 oraz moc nominalną 100 mW przy powierzchni ogniwa wynoszącej 24 cm2. Zespół szacuje, że koszty akumulatorów NESSOX będą o co najmniej 30 % niższe niż w przypadku akumulatorów litowo-jonowych ze stałymi elektrodami. „Z przeprowadzonych przez nas prac wynika fakt, że nowy akumulator charakteryzuje się wysoką energią właściwą oraz najwyższym poziomem bezpieczeństwa, a także niskim kosztem oraz błyskawicznym czasem ładowania – najkrótszym znanym współczesnej nauce”, twierdzi Soavi.
Bez metali ciężkich, skalowalny i przyjazny dla środowiska
Dzięki unikaniu stosowania rzadkich materiałów, akumulator NESSOX zwiększy konkurencyjność Europy w sektorze innowacyjnej i czystej energii. Rozwiązanie już teraz jest dostrzegane przez społeczność międzynarodową. Firma BETTERY wygrała niedawno zorganizowany przez Europejski Instytut Innowacji i Technologii konkurs Raw Material Summit’s Battery Challenge 2019. „Według planów realizowanych przez Unię Europejską, komercjalizacja ogniw litowo-tlenowych ma nastąpić w 2030 roku, jednak po otrzymaniu odpowiednich środków na inwestycje, będziemy gotowi na zwiększenie skali tej obiecującej i przełomowej technologii, a także opracowania przedprodukcyjnego prototypu ogniwa w celu przeprowadzenia testów w realnych warunkach”, dodaje Soavi. Firma BETTERY chce kierować swoje rozwiązanie do producentów rowerów i skuterów elektrycznych, a jej oferta spotyka się z zainteresowaniem producentów z Włoch i Francji, a także spoza Europy, w tym z odległych krajów, takich jak między innymi Japonia. W przyszłości zespół skupi się w większym stopniu na innych rozwiązaniach związanych z mobilnością, takich jak drony. Następnie uczestnicy projektu zajmą się elektrycznymi statkami, autobusami, pociągami oraz elektrowniami fotowoltaicznymi i wiatrowymi wytwarzającymi energię ze źródeł odnawialnych, gdzie akumulator NESSOX może sprawdzić się jako system magazynowania energii.
Słowa kluczowe
NESSOX, płynny akumulator, akumulator z elektrolitem stałym, ładowanie, pojazd elektryczny, samochody elektryczne, transport, emisje, litowo-jonowe, litowo-tlenowe, Li/O2, elektrolit, katolit
