Akumulatory wykorzystujące ciało stałe zastąpić mają Li-Ion w elektromobilności

Technologia akumulatorów opartych na ciele stałym staje się coraz lżejszą, potencjalnie bezpieczniejszą alternatywą dla akumulatorów litowo-jonowych, które obecnie wykorzystywane są do zasilania pojazdów elektrycznych. Jakkolwiek ogniwa litowo-jonowe poczyniły istotne postępy pod względem kosztów i gęstości mocy oraz oferowanego zasięgu jazdy, alternatywy stałe, prezentowane na tegorocznym Web Summit, obiecują oferować lepszą sprawności i większe bezpieczeństwo.

Firma Solid Power, producent akumulatorów do pojazdów elektrycznych, zachwalała na konferencji nowe podejście do budowy ogniw, jako sposób na zwiększenie wydajności, ograniczenie emisji i poprawę niezawodności układów napędowych pojazdów elektrycznych. Douglas Campbell (na zdjęciu po prawej), założyciel i dyrektor generalny firmy, twierdzi, że Solid Power opracowała realną alternatywę dla ogniw litowo-jonowych o zwiększonej gęstości energii i wyższym poziomie bezpieczeństwa. Konstrukcja ta zastępuje ciekły elektrolit opartym na siarce, stałym materiałem przewodzącym jony. Może być również wytwarzany na tych samych liniach produkcyjnych, które są używane do produkcji ogniw Li-ion.

"Akumulator litowo-jonowy zwykle musi być utrzymywany w temperaturze około 30 do 35 stopni Celsjusza" powiedział Campbell podczas prezentacji. Ciepło "pogarsza żywotność tego ogniwa". Dlatego producenci pojazdów elektrycznych integrują systemy chłodzenia z zestawami akumulatorów. To podejście "jest głównym czynnikiem generującym koszty" dodał Campbell. "Dobrą zasadą jest to, że koszt chłodzenia takiego pakietu stanowi około 10 procent całkowitego kosztu akumulatora EV, co nie jest pomijalne".

Innym istotnym aspektem nowych ogniw, jakie pokazuje firma jest bezpieczeństwo. Campbell podkreślił, że akumulatory litowo-jonowe mogą być niezwykle niebezpieczne, gdy są nadużywane. "Na YouTube nie brakuje filmów, w których można zobaczyć, jak ogniwa przegrzewają się, gdy są nieodpowiednio traktowane. Problem polega na tym, że gdy z ogniwem litowo-jonowym dzieje się coś złego, na przykład jest przebijane, zasadniczo ogniwo zwiera się. Fizycznie dotykasz katody i anody. Ogniwo więc chce natychmiast uwolnić całą zgromadzoną energię, co generuje ciepło i zasadniczo doprowadza do zapłonu ciekłego elektrolitu".

W przypadku akumulatorów stałych, łatwopalny ciekły elektrolit w konwencjonalnym akumulatorze litowo-jonowym został zastąpiony opatentowanym, stałym elektrolitem siarczkowym. Zwolennicy twierdzą, że sprawia to, że baterie z elektrolitem w postaci "ciała stałego" są bardziej stabilne, a tym samym bezpieczniejsze w szerokim zakresie temperatur. Ponadto technologia stałego elektrolitu może zapewnić nawet 75-procentowy wzrost gęstości energii w porównaniu z akumulatorami litowymi, dzięki czemu konstrukcja zestawu akumulatorów jest tańsza i mniej energochłonna, a równocześnie zgodna z obecnymi procesami produkcyjnymi.

"Podobnie jak przy produkcji ogniw litowo-jonowych, do zakładu trafiają materiały w postaci proszku" powiedział Campbell. Materiały aktywne oraz elektrolity w postaci sproszkowanej są następnie przetwarzane na duże partie ciekłego roztworu, a następnie włączane do struktury ogniw. "To, czego nie potrzebujemy, to proces formowania, który stanowi około 30 do 35 procent wydatków kapitałowych związanych z typową fabryką".

Firma Solid Power w swoim zakładzie w Louisville, obecnie produkuje ogniwa o pojemności 2 amperogodziny (Ah) o gęstości energii 320 watogodzin/kg, planując zwiększenie pojemność ogniw do 100 Ah i gęstości energii do 500 Wh/kg. Konstrukcja ogniw trzeciej generacji akumulatorów może wyeliminować kosztowne metale, takie jak nikiel i kobalt, zapewniając 90-procentowy spadek kosztów katody, eliminując jeden z najdroższych składników systemu.

Źródło: https://www.eetimes.com/solid-state-batteries-bid-to-replace-li-ion-in-evs/