Honba za lepšími batériami pre elektromobily sa posunula opäť o krok vpred, a to vďaka inovatívnej spoločnosti 24M, ktorá sídli v Cambrige, Massachusetts. Založili ju a vedú poprední inovátori, vedci a podnikatelia. Ich technológia semi-solid state (z časti pevných) lítium-iónových batérií je už pritom na trhu.
„Dodávky prvým komerčným zákazníkom reprezentujú významný míľnik pre 24M v snahe zvýšiť produkciu unikátnych, kapitálovo efektívnych batérií, použitím pokrokového nízkonákladového prístupu k výrobe lítium-iónových batérií,“ píše sa v tlačovej správe spoločnosti.
Myšlienka zmiešať aktívny materiál do elektrolytu pred vytvorením článku vznikla v hlave profesora Minga Chianga. Zmiešaním dôjde k tvorbe „katolytu“ a „anolytu“, ktoré sú oddelené separátom prepúšťajúcim iba ionty. Revolučná štruktúra článku umožňuje usporiť až 80 % prebytočného materiálu oproti štandardným li-ion článkom a znížiť náklady na výrobu o 40%.
„Samozrejme zmiešavame anódu a katódu oddelene, takže môžeme využiť iný elektrolyt v anóde, nazývaný anolyt a katóde, nazývaný katolyt. Typický separátor prepúšťa ako ionty, tak aj elektrolyt. Ak by sme v tomto prípade použili klasický separátor, došlo by k zmiešaniu materiálov a k vytvoreniu homogénnej zmesi, čo by bolo v tomto prípade nežiadúce,“ podotkol riaditeľ projektu Joe Adiletta.
Design batérie na mieru
Zaistenie oddelenia anolytu a katolytu otvorí veľké možnosti pri výbere elektrolytov. To by znamenalo, že každá batéria by mohla byť konštruovaná na mieru podla koncových potrieb. Technológia „duálneho elektrolytu“ môže byť aplikovaná v lithium-železo-fosfátovom článku, ktorý je využívaný hlavne pri stacionárnych aplikáciach, ako aj pri nikel-mangan-kobaltovom článku, ktorý je využívaný v elektromobiloch.
Výskum financuje americká vláda
Kontrakt medzi US Advanced Battery Consortium a 24M vo výške 7 miliónov USD má financovať výskum po dobu troch rokov. Samotné americké pokročilé batériové konzorcium je financované americkým ministerstvom energie, US Department of Energy. Cieľom výskumu je vyvinúť batériový článok s energetickou hustotou 350 Wh/kg do konca roku 2019. Najväčšie pokroky pri zvyšovaní hustoty boli zaznamenané pri použití kremíkových anód, „ktoré eliminujú užitie spojiva na upchávanie pórov, čo umožňuje vyššiu hustotu aktívneho materiálu v porovnaní s konvenčnými elektródami.“
„Lepšie“ ako batérie od Tesly
24M sa pýši dodávkami batérií s energetickou hustotou 280 Wh/kg, pričom svoje batériové články naďalej zdokonaľuje v rámci vývoja. Pre porovnanie, najnovšie batérie od Tesly „2170“, na ktorých pracuje kalifornská spoločnosť spoločne s Panasonicom, majú energetickú hustotu 247 Wh/kg. Spoločnosť sa netají vysokými ambíciami a v blízkej budúcnosti dúfa vo výrobu batérií s energetickou hustotou 400 Wh/kg. Takáto hustota by Tesle Model 3 takmer zdvojnásobila dojazd. V dopravnom sektore sa 24M zameriava na výrobcov hybridov, plug-in hybridov, čisto elektrických áut ale aj na výrobcov áut s palivovými článkami.
Redukcia drahého neaktívneho materiálu
CEO spoločnosti Rick Feld pre portál CleanTechnica povedal, „Náš pokrok pri výrobe SemiSolid elektród poskytuje dobré základy pre ďalší rozvoj nízko nákladových batérií s vysokou hustotou energie. Použitím elektrolytu ako procesného rozpúšťadla sa eliminujú kapitálové a energeticky náročné kroky, ako je sušenie, regenerácia rozpúšťadla, kalandrovanie a plnenie elektrolytom. Elektróda SemiSolid tiež umožňuje odlišnú konštrukciu článkov, čo dramaticky redukuje použitie drahého, neaktívneho materiálu (meď, hliník a separátor). Okrem toho, zabudovanie elektrolytu počas procesu miešania suspenzie bez spojiva, ponúka jedinečné prístupy k návrhu článkov s vysokou energickou hustotou, ktoré sa doteraz nedali preskúmať.“
Porovnanie prierezu článku od 24M a klasického Li-ion článku
Pokroky vo výskume pretavené do obchodnej príležitosti
„Je veľmi potešujúce vidieť presun vedy z laboratória do nových inovatívnych produktov, tak ako to dokázalo 24M,“ povedal Naoki Ota, technologický riaditeľ spoločnosti. „Okrem toho sme dokázali využiť naše nové elektródy, články a výrobné postupy, na prekonanie hustoty 280 Wh/kg, čo je významný krok smerom k lacnejším lítium-iónových článkov. Naša spoločnosť sa týmto zaradila medzi lídrov v priemysle.“
Polovičné ceny v porovnaní s konkurenciou
„Inovovaním dizajnu batériového článku, ako aj výrobnej metódy, 24M rieši kritickú, desaťročia starú výzvu spojenú so svetovo preferovanou chémiou skladovania energie. Znížením vysokých nákladov zaužívanej technológie sa nám navyše podarilo zlepšiť výkonnosť nových článkov,“ tvrdí spoločnosť. Na svojom webe firma uisťuje zákazníkov, že ich batériové články je možné vyrobiť za polovičné ceny v porovnaní s konkurenciou. Článok podľa spoločnosti disponuje aj zvýšenou životnosťou a bezpečnosťou. Samozrejme takéto tvrdenia sú ťažko overiteľné v rýchlo rozvíjajúcom sa segmente, kde sú obchodné tajomstvá prísne strážené.
Vyhliadky na lacnejšie batérie určite potešia každého fanúšika elektromobility, pretože cena elektromobilov je do značnej miery závislá od cien batérií. Veríme však, že sa spomínaný posun čoskoro viditeľnejšie prejaví aj v komerčnej sfére a praxi.
Aj keď zatiaľ nevieme, kto už o batérie prejavil záujem, k ich odhaleniu dôjde vo štvrtok 28. marca 2019 na medzinárodnom batériovom seminári na Floride.
Zdroj: Cleantechnica, Oenergetice, titulná fotografia: 24M
SÚVISIACE ČLÁNKY:
Revolučné “pevné” solid-state batérie začala vyrábať ako prvá Čína
Elektromobily by sa mohli vďaka novej technológii batérie tankovať
Carbon-ion batérie prinášajú ultra-rýchle nabíjanie a nulovú degradáciu
