Prototyp akumulatora, wyprodukowany w najnowocześniejszym laboratorium EnergyVille w Belgii, zawiera unikalny elektrolit przetworzony “z cieczy na ciało stałe”, opracowany wspólnie przez imec, Empa i Solvionic. Ogniwo może pochwalić się imponującą gęstością energii wynoszącą 1070 Wh/l, znacznie przekraczającą 800 Wh/l w obecnych bateriach litowo-jonowych.
Czytaj też: Akumulatory ze stałym elektrolitem to nie melodia przyszłości, a rzeczywistość
Nowy akumulator jest dostosowany do istniejących linii produkcyjnych, więc jego komercjalizacja nie powinna być niczym skomplikowanym. Wszystko wskazuje zatem, że już wkrótce zobaczymy samochody elektryczne ze znacznie większym zasięgiem od obecnych.
Nowy akumulator litowo-metalowy ze stałym elektrolitem zmienia zasady gry
Samochody elektryczne wydają się być jednym z najlepszych sposobów walki ze zmianami klimatu, choć ich zasięg i czas ładowania pozostawiają wiele do życzenia. Istnieje pilna potrzeba stworzenia opłacalnych akumulatorów, które obniżą cenę samego “elektryka”, dlatego tak ważne jest rozsądne wybieranie materiałów do budowy ogniwa.
Czytaj też: “Bezmasowy” akumulator obiecuje 70-procentowy wzrost zasięgu samochodów elektrycznych
Dobrym pomysłem wydają się być akumulatory ze stałym elektrolitem, które – jak sama nazwa wskazuje – mają nie ciekły, a stały elektrolit, przez który cały czas przepływają jony podczas ładowania i rozładowywania. Oznacza to szereg praktycznych korzyści, m.in. wyższą gęstość energii i mniejsze ryzyko pożaru. Ale do tej pory opracowanie opłacalnej architektury do masowej produkcji tych baterii było niemożliwe.
Teraz konsorcjum SOLiDIFY dokonało przełomu i stworzyło wydajny akumulator litowo-metalowy ze stałym elektrolitem. Uczeni połączyli grubą katodę wykonaną z niklu, manganu i kobaltu (NMC) z cienką anodą litowo-metaliczną i separatorem stałego elektrolitu stworzonego przez Solvionic. Francuska firma opracowała go wykorzystując polimeryzowany materiał nanokompozytowy oparty na cieczy jonowej specjalnie na potrzeby prototypu.
Elektrolit zmienił fazę z ciekłej na stałą, co pozwoliło na nakładanie cienkich warstw elektrolitu o grubości 20 μm na 20 μm katody. Ten postęp umożliwia tworzenie kompaktowych stosów ogniw i wyższych gęstości energii objętościowej. Szwajcarskie Federalne Laboratoria Materiałoznawstwa i Technologii (Empa) złożyły już wniosek patentowy.
Konsorcjum szacuje koszt baterii na 150 euro/kWh, w porównaniu z obecnymi szacunkami BloombergNEF wynoszącymi 67 euro/kWh dla baterii litowo-żelazowo-fosforanowych i 93 euro/kWh dla baterii NMC o wysokiej zawartości niklu. Na pozór cena może wydawać się wysoka, ale według Empa nadal “oferuje niedrogi transfer przemysłowy”, zwłaszcza, że czas ładowania nowego akumulatora został skrócony do 3 godzin.
SOLiDIFY to konsorcjum składające się z 14 europejskich instytutów badawczych i partnerów biznesowych. Projekt otrzymał dofinansowanie z programu badań i innowacji UE Horyzont 2020 i był koordynowany przez imec.