Nowa technologia w bateriach trakcyjnych

Firma SolidEnergy zaprezentowała baterię trakcyjną, która zapewnia około 30% większą pojemność w porównaniu z dotychczas stosowanymi rozwiązaniami. Nowe baterie są zbudowane, podobnie jak dotychczas stosowane, z ogniw litowo-jonowych. Zmiana polega na zastąpieniu dotychczas wykorzystywanej elektrody grafitowej wykonaną z litu. Próby z tego typu bateriami były już prowadzone, lecz z uwagi na tendencję tego rozwiązania do powodowania zwarć i będących ich następstwem pożarów w SolidEnergy opracowano dodatkowo lepsze elektrolity, które eliminują to niebezpieczeństwo.

fot. MIT Technology ReviewModel nowego ogniwa SolidEnergy (z lewej). Folia z prawej to elektroda litowa

Bateria tego typu została wykonana przez SolidEnergy przy współudziale ekspertów z laboratorium Systems A123 koło Bostonu. Te eksperymentalne ogniwa mogą przechowywać 30% więcej energii niż konwencjonalne akumulatory litowo-jonowe. Firma szacuje jednak, że docelowo można ten parametr zwiększyć na wet o 40%.

Pierwsze zastosowanie nowych ogniw jest spodziewane za kilka lat w przenośnych urządzeniach elektronicznych. Rozwój baterii trakcyjnych do pojazdów trwa znacznie dłużej, nawet około 10 lat.

Litowe elektrody są wykorzystywane w niektórych bateriach innych producentów, lecz aby zapobiec zwarciom wewnętrznym, płynne elektrolity zamienia się na stałe, polimerowe. Są one słabymi przewodnikami jonów litu i muszą być podgrzane, aby ogniwo poprawnie pracowało. Powoduje to konieczność stosowania kosztownych zabezpieczeń przed zwarciami i samozapłonem.

Rozwiązanie proponowane przez SolidEnergy wykorzystuje elektrolit dwuwarstwowy. Pierwsza jego warstwa jest polimerowa, podobnie jak stały elektrolit w innych ogniwach. Jest ona jednak na tyle cienka, że nie spowalnia ruchu jonów litu. Druga warstwa elektrolitu, zapewniająca odporność na zwarcia jest już płynna. Takie rozwiązanie wyeliminowało konieczność podgrzewania elektrolitu. Dodatkowo, w odróżnieniu od konwencjonalnych, stosowany w ogniwach SolidEnergy elektrolit nie jest łatwopalny.

Proponowane przez firmę rozwiązanie jest znacznie tańsze od obecnie oferowanych baterii trakcyjnych, w których koszt kilowatogodziny gromadzonej energii wynosi około 250-500 dolarów. Ogniwa opracowane przez SolidEnergy mają charakteryzować się kosztem wytwarzania na poziomie około 130 dolarów/kWh gromadzonej energii elektrycznej.

Jak podkreślają eksperci bardzo ważnym parametrem nowych ogniw będzie liczba cykli rozładowania i ładowania jakim będzie można je poddać. Poważnym wyzwaniem dla firmy będzie także zmniejszenie kosztu ciekłych jonowych elektrolitów stosowanych w tych ogniwach.