Fraunhofer ISE підвищує щільність енергії акумуляторних елементів

Фраунгофер ISE розробив нову архітектуру для акумуляторних елементів, яка при однаковій вазі має забезпечити на 10–15 відсотків вищу щільність енергії. Цей підхід ґрунтується на значно товстіших електродах, що дозволяє використовувати менше електропровідників. У майбутньому це також може бути корисним для електромобілів.

Напівавтоматичне виробництво акумуляторних елементів у Fraunhofer ISE

Фото: Fraunhofer ISE

Якщо вдасться розробити акумуляторні елементи з вищою щільністю енергії при однаковій вазі, то можна буде зберігати більше енергії на одному просторі. Це може бути корисним з одного боку для стаціонарних акумуляторних систем зберігання, які були в центрі уваги трьох дослідницьких проєктів, підтримуваних федеральним урядом, Інституту сонячних енергетичних систем Fraunhofer ISE у Фрайбурзі. Однак фізичні знання, отримані в цьому контексті, також можна застосувати до акумуляторів електромобілів. І саме там вища щільність енергії може сприяти збільшенню дальності поїздки автомобілів.

Але щодо проектів Franhofer ISE: організація спільно з різними партнерами працювала над створенням нової архітектури акумуляторних елементів, яка дозволяє досягти вищої щільності енергії. Для цього вчені зосередилися на електродах акумуляторних елементів та збільшили товщину їхнього покриття більш ніж у три рази: замість звичайних 100–200 мікрометрів дослідники використовували покриття товщиною до 800 мікрометрів.

Акумуляторні елементи з щільністю енергії на 10–15 відсотків вищою

„Зазвичай анод та катод – дві електроди батарейної клітки – складаються з дуже багатьох тонких шарів електродного покриття та провідників струму, які змінюються місцями“, — пояснює доктор Олівер Фіц, керівник групи з технологій батарейних кліток у Fraunhofer ISE. „Нам вдалося збільшити товщину електродного покриття з звичайних 100–200 мікрометрів до 800 мікрометрів, що значно зменшило кількість необхідних провідників струму. У результаті у нас з’явилося набагато більше простору для активного матеріалу, і тому щільність енергії залежно від типу та конструкції батареї зростає на 10–15 відсотків.“

У центрі уваги – використання у акумуляторних системах зберігання енергії

Проте ця концепція ще не готова до серійного виробництва. Згідно з даними Fraunhofer ISE, результати проекту свідчать радше про „обнадійливий підхід до перспективної індустріалізації нової архітектури електродів та клітин“. Нові типи акумуляторних клітин є цікавими для використання в системах акумулювання енергії (BESS), а також у електромобілях.

Нову структуру електродів чи клітин розробила дослідницька команда у проектах „VORAN– Інноваційні натрієво-іонні акумулятори для стаціонарних та мобільних застосувань“ (триває до червня 2027 року), „INFAB– Цинково-іонні акумулятори для стаціонарного зберігання енергії – виробництво та збирання“ (завершено) та „WinZIB2– Інноваційна цинково-іонна акумуляторна система, придатна для використання у всьому світі“, які всі отримували підтримку від федерального уряду.