Technologia bezkobaltowych akumulatorów litowo-jonowych na potrzeby pojazdów elektrycznych nowej generacji
W branży pojazdów elektrycznych poczyniono w ostatnich latach znaczne postępy, ale nadal nie wyeliminowano pewnych niedociągnięć, związanych choćby z ich akumulatorami. Ograniczony zasięg, długi czas ładowania i wysokie koszty to jedne z najpoważniejszych problemów. Wraz z rozwojem technologii akumulatorowych kwestie te prawdopodobnie ulegną poprawie. Finansowany ze środków UE projekt COBRA ma odmienić świat pojazdów elektrycznych poprzez opracowanie technologii bezkobaltowych akumulatorów litowo-jonowych (Li-ion) na potrzeby samochodów elektrycznych nowej generacji. Według Jordi Jacasa, koordynatora projektu COBRA, jego celem jest wprowadzenie do użytku zaawansowanych i zrównoważonych komponentów zwiększających bezpieczeństwo i wydajność, zarówno na poziomie ogniw, jak i akumulatorów. „Naszym celem jest opracowanie nowej technologii akumulatorów litowo-jonowych, która wyeliminuje wiele obecnych wad akumulatorów do pojazdów elektrycznych”, wyjaśnił Jacas, starszy badacz w wydziale akumulatorów Katalońskiego Instytutu Badań nad Energią.
Zrównoważony rozwój, bezpieczeństwo i wydajność
Kobalt (Co) jest ważnym składnikiem wykorzystywanym do produkcji katod do akumulatorów litowo-jonowych. Jego koszt stanowi jedną czwartą całkowitego kosztu akumulatora. Ponieważ jednak ilość kobaltu jest ograniczona, a jego ceny są bardzo niestabilne, naukowcy szukają sposobów na wyeliminowanie potrzeby użycia go w akumulatorach. Projekt COBRA zrodził się z potrzeby stworzenia zrównoważonych materiałów niezawierających kobaltu o lepszej wydajności katod i zaawansowanym systemie zarządzania akumulatorem dla jego większego bezpieczeństwa i lepszej wydajności. Połączenie tych dwóch cech doprowadziło do rozpoczęcia projektu COBRA, którego zespół pracował nad opracowaniem innowacyjnej technologii katod niezawierających Co, o zwiększonej pojemności w porównaniu do obecnych elektrod i wysokich napięciach roboczych. Zespół badawczy przyjrzał się również możliwości uzyskania długiej żywotności anody dzięki użyciu kompozytów na bazie krzemu pozyskanym z recyklingu strumienia odpadów. W tym przypadku skupiono się na stabilności elektrolitu i bezpieczeństwie. To nie wszystko. Celem projektu COBRA było również osiągnięcie bardziej zrównoważonego charakteru i większej wydajności przy jednoczesnym obniżeniu kosztów na poziomie ogniwa. Zespół przeprowadził badania na poziomie akumulatora, które obejmowały integrację czujników, opracowanie zaawansowanego systemu zarządzania akumulatorem oraz przetestowanie i walidację systemu. Jacas podkreślił, że ostatecznym celem projektu COBRA jest stworzenie egzemplarza demonstracyjnego o bardzo konkretnym docelowym koszcie nieprzekraczającym 90 EUR za kWh. „Zastosowaliśmy badania analizy cyklu życia na wczesnych etapach, aby zapewnić minimalny negatywny wpływ na środowisko”, powiedział. „Celem projektu COBRA jest poprawa wszystkich aspektów akumulatorów, aby stworzyć technologię akumulatorową konkurencyjną pod względem wydajności, kosztów, ochrony środowiska i kwestii społecznych”, dodał Jacas.
Od dostawców i producentów po użytkowników końcowych i jednostki certyfikujące
„Wdrożenie projektu wymaga współpracy konsorcjum, składającego się z wielu interesariuszy o multidyscyplinarnym podejściu, z uczestnikami całego łańcucha wartości, od dostawców materiałów i producentów po użytkowników końcowych i jednostki certyfikujące”, powiedział. „Dzięki temu, że wszyscy partnerzy projektu są z Europy, wiedza, a także komercjalizacja, pozostaną w granicach naszego kontynentu”. Pomoże to przezwyciężyć krytyczne różnice między interesariuszami i zapewni, że wyniki projektu zostaną wykorzystane komercyjnie – a strategiczne znaczenie projektu dla konkurencyjności Europy jest sprawą oczywistą. „Głównymi skutkami projektu będzie szybkie wdrożenie do masowej produkcji konkurencyjnych akumulatorów litowo-jonowych nowej generacji 3b, zwiększone bezpieczeństwo akumulatorów litowo-jonowych, zwiększona gęstość energii na poziomie ogniw i wiele więcej”, wyjaśnił Jacas. Projekt COBRA otwiera przed pojazdami elektrycznymi obiecującą przyszłość, czyniąc je bezpieczniejszymi i bardziej wydajnymi oraz zmniejszając ich wpływ na środowisko.
Słowa kluczowe
COBRA, technologia akumulatorowa, Li-ion, kobalt, akumulator litowo-jonowy, pojazdy elektryczne, energia, wydajność katod
