Innowacje w projektowaniu akumulatorów litowych wspierają rozwój branży pojazdów elektrycznych
Jeśli UE ma osiągnąć swój cel zmniejszenia emisji gazów cieplarnianych o 30 % względem roku 2021 w mniej niż 10 lat, wkrótce na drogach będzie musiało pojawić się znacznie więcej samochodów elektrycznych. https://pl.wikipedia.org/wiki/Akumulator_litowo-jonowy Akumulatory litowo-jonowe (Li-ion) stanowią trzon technologii pojazdów elektrycznych, na rynku których dominują obecnie producenci azjatyccy. W ramach finansowanego ze środków UE projektu SAFELiMOVE opracowano akumulator litowo-jonowy, który poprawi wydajność pojazdów elektrycznych i pozwoli na zwiększenie europejskiej produkcji tych akumulatorów. Koordynatorka projektu Maria Martínez tłumaczy: „Projekt SAFELiMOVE pozwolił na stworzenie innowacji w pięciu głównych obszarach technologicznych: opracowywanie bogatych w nikiel warstwowych materiałów katodowych z tlenków; materiały anodowe litowo-metalowe o wysokiej pojemności właściwej; innowacyjny hybrydowy elektrolit ceramiczno-polimerowy; wdrożenie technik optymalizacji i badanie różnych złączy na potrzeby efektywnego transportu litu; oraz tworzenie wiedzy specjalistycznej w celu rozwoju skalowalnej produkcji akumulatorów ze stałym elektrolitem”.
Akumulatory przed i po
Akumulatory litowo-jonowe dominują na rynku pojazdów elektrycznych. Składają się one z grafitowanego materiału (anoda), tlenku metalu przejściowego litu (katoda) i cieczy na bazie węgla (elektrolit). Akumulatory te mają dużą pojemność energetyczną, ale wiążą się z nimi również pewne problemy. Po pierwsze, w miarę rozwoju rynku pojazdów elektrycznych pozyskiwanie kluczowych surowców będzie coraz trudniejsze. Problemem są również braki związane z płynnym elektrolitem. Materiał ten jest łatwopalny, a narażenie go na zbyt wysoką temperaturę stanowi zagrożenie. Główne cele projektu SAFELiMOVE skupiały się na wadach akumulatorów litowo-jonowych. Zespół projektu zaprojektował akumulator, który nie zawiera w swoim składzie grafitu, wykorzystuje zmniejszoną ilość kobaltu w elektrodach i wyposażony jest w hybrydowy elektrolit stały ceramiczno-polimerowy, który może zagwarantować bezpieczniejsze działanie w porównaniu z płynnymi elektrolitami organicznymi.
Ogrom ulepszeń
Innowacyjna konstrukcja akumulatora opracowana w ramach projektu niesie za sobą szereg korzyści. Oprócz zwiększonego bezpieczeństwa wynikającego z zastosowania stałego elektrolitu zmiany wprowadzone wraz z tą litowo-metalową technologią o wysokiej gęstości energetycznej mają na celu zwiększenie zasięgu pojazdu o 300 km na jednym ładowaniu. Plan przyszłych działań w zakresie technologii SAFELiMOVE do 2030 roku przewiduje skrócenie wymaganego czasu ładowania akumulatora i obniżenie całkowitego kosztu akumulatora. Zespół dokonał wielu przełomów technologicznych w projektowaniu akumulatorów. Jak mówi Martínez, „działania te doprowadziły do stworzenia pierwszej generacji prototypu ze stałym elektrolitem o pojemności 1 Ah i średniej grawimetrycznej i objętościowej gęstości energetycznej wynoszącej odpowiednio 250 Wh/kg i 500 Wh/l”. W przyszłości, przed zakończeniem projektu, deweloperzy zamierzają wyprodukować prototyp o pojemności 10 Ah i wbudować go w 24-woltowy moduł akumulatora. Oprócz ulepszeń dla właścicieli pojazdów elektrycznych w postaci lepszych osiągów i większego bezpieczeństwa projekt SAFELiMOVE zapewnił badania i rozwój w zakresie materiałów i konstrukcji akumulatorów, aby popchnąć przemysł UE do przodu. W konsorcjum projektu znaleźli się naukowcy, producenci materiałów, akumulatorów i samochodów. Wysokie ambicje dotyczące celów zrównoważonego rozwoju doprowadziły do innowacji technologicznych w całej Europie. Projekt SAFELiMOVE jest doskonałym przykładem tego, jak takie rozwiązania mogą jednocześnie przynieść korzyści konsumentom, producentom i środowisku.
Słowa kluczowe
SAFELiMOVE, akumulatory litowo-metalowe ze stałym elektrolitem, projektowanie akumulatorów, pojazdy elektryczne, akumulatory litowo-jonowe, pojazd elektryczny, elektrolit ceramiczno-polimerowy
