Grafen może radykalnie zmienić baterie typu LFP.

Grafit od lat jest jednym z podstawowych materiałów w bateriach samochodów elektrycznych, ale jego wykorzystanie ma oczywisty problem: zależy od łańcucha wydobywania i przetwarzania, który stanowi presję na surowce potrzebne do produkcji baterii. Dlatego pojawiają się nowe technologie, które mają na celu zmniejszenie lub nawet całkowite wyeliminowanie ilości grafitu wymaganej do ich produkcji. Jedną z nich jest eCOphite – materiał opracowany przez amerykańską firmę COnovate, który wykorzystuje monoksyd grafenu jako alternatywę dla anodu.

Propozycja jest interesująca, ponieważ nie ma na celu natychmiastowej zastąpienia całego grafitu w baterii. eCOphite może być używany jako materiał anodowy lub jako dodatek w połączeniu z innymi materiałami, dzięki czemu jego wprowadzenie jest możliwe w ramach istniejących procesów produkcyjnych. Celem jest zmniejszenie zależności od grafitu, bez konieczności całkowitego przeprojektowania linii produkcyjnych przez producentów.

COnovate zapewnia ponadto, że materiał ten można wytwarzać przy użyciu surowców pochodzenia odnawialnego, bez konieczności wydobywania grafitu. Firma pracuje nad zwiększeniem skali produkcji i planuje wykorzystywanie eCOphite w różnych zastosowaniach w przemyśle baterii litowych.

Jednak najbardziej uderzającym aspektem tej technologii nie jest wyłącznie zastąpienie jednego surowca innym. eCOphite ma na celu rozwiązanie również konkretnego problemu baterii LFP – chemii, która szybko zyskała popularność w samochodach elektrycznych ze względu na swoją cenę, trwałość oraz brak niklu i kobaltu w katodzie.

Pomocnik do określenia ilości pozostałej baterii

Baterie LFP mają taką cechę, która może stanowić problem dla systemów zarządzania nimi: ich napięcie pozostaje stosunkowo stabilne przez większość czasu rozładowania. Mówiąc prościej, napięcie baterii zmienia się bardzo mało podczas zużywania znacznej ilości dostępnej energii.

To utrudnia systemowi zarządzania baterią dokładne określenie ilości pozostałej energii, jeśli jako jedyną podstawę wykorzystuje on napięcie. Problem ten nie dotyczy bezpośrednio pojemności baterii ani jej autonomiczności, lecz trudności w dokładnej ocenie stanu naładowania.

Tutaj właśnie wchodzi eCOphite. Według COnovate materiał ten może wprowadzić łatwo rozpoznawalny sygnał napięcia do zachowania akumulatora. Ten dodatkowy sygnał umożliwiłby systemowi zarządzania jaśniejszy punkt odniesienia do obliczania poziomu naładowania podczas pracy akumulatora.

Różnica może wydawać się niewielka, ale ma duże znaczenie. System zarządzania akumulatorem musi stale znać jego stan, aby kontrolować ładowanie i rozładowywanie, chronić ogniwa oraz określić, ile energii można wykorzystać. Im dokładniejsza będzie ta ocena, tym mniej system będzie musiał polegać na nadmiernie konserwatywnych marginesach bezpieczeństwa.

W akumulatorze typu LFP, gdzie krzywa napięcia jest szczególnie płaska, posiadanie dodatkowego punktu odniesienia może ułatwić to zadanie. eCOphite nie ma na celu samodzielnego zwiększania zasięgu pojazdu, lecz dostarczenie systemowi sygnału, który pozwoli mu lepiej określić, gdzie znajduje się akumulator w ramach jego zakresu użytkowania.

Ta cecha może również mieć wpływ na długoterminowe użytkowanie. Dokładniejsza ocena poziomu naładowania umożliwia lepsze zarządzanie dostępną energią oraz dokładniejsze poznanie zachowania baterii. Dlatego COnovate wskazuje na potencjalne korzyści w takich obszarach jak konserwacja, zarządzanie gwarancjami oraz planowanie wymiany lub rozbudowy systemów magazynowania energii.

Ta technologia opiera się na tak zwanym tlenku grafenu – materiale, który COnovate opracowało specjalnie do zastosowania w bateriach. Firma posiada patenty dotyczące jego składu oraz zastosowania w elektrodach i od kilku lat pracuje nad przekształceniem go w materiał, który można będzie produkować w wystarczającej skali do zastosowań komercyjnych.

Jednym z kluczowych elementów będzie właśnie udowodnienie, że właściwości uzyskane podczas rozwoju mogą zostać zachowane, gdy materiał jest wytwarzany w znacznie większych ilościach. Przejście od laboratorium do produkcji przemysłowej stanowi jeden z największych wyzwań dla każdego nowego materiału do baterii, ponieważ nie wystarczy, że funkcjonuje on w komórce eksperymentalnej – musi być możliwy do stabilnego wytwarzania, integrować się z istniejącymi procesami i wykazywać spójne zachowanie przez tysiące cykli.

COnovate twierdzi, że eCOphite może być wykorzystywany w sposób zgodny z obecnymi technikami wytwarzania anod. Otwiera to zupełnie inną drogę niż technologie wymagające całkowitego zastąpienia materiałów i procesów obecnie stosowanych przez producentów.

Ponadto firma bada możliwość wykorzystania tego materiału w celu częściowego zmniejszenia ilości grafitu. Strategia ta może być szczególnie interesująca dla przemysłu, ponieważ stopniowa substytucja jest o wiele łatwiejsza do wdrożenia niż całkowita zmiana technologii.

Źródło | Conovateinc