Bardziej wydajne, tańsze i bezpieczniejsze akumulatory
W projekcie LISSEN (Lithium sulfur superbattery exploitating nanotechnology), finansowanym ze środków UE, wzięło udział 14 firm, instytutów badawczych i uczelni wyższych. W celu opracowania zaawansowanych ogniw akumulatorowych do pojazdów elektrycznych konsorcjum wykorzystało trójwymiarowe modele geometryczne reprezentujące najważniejsze właściwości materiałów, takie jak porowatość. Uczeni ustalili, że zastosowanie modyfikowanych roztworów organicznych i stabilnych elektrolitów z cieczy jonowych pozwala znacząco zmniejszyć oddziaływanie na środowisko związane z rozpuszczaniem się katody siarkowej. Dokładniej mówiąc, elektrolit z cieczy jonowej wykazuje się stabilnością elektrochemiczną nawet po dodaniu długołańcuchowych wielosiarczków w celu ograniczenia rozpuszczania katody. Ustalono też, że usunięcie metalu Li z anody pozwala poprawić bezpieczeństwo akumulatorów. Prace prowadzone w ramach inicjatywy LISSEN były jednak ukierunkowane na zastąpienie wszystkich komponentów akumulatora metalami, które odznaczają się lepszymi parametrami pod względem gęstości energii, niezawodności i bezpieczeństwa. Nowo opracowany akumulator składa się z kompozytowej anody krzemowo–węglowej oraz nanostrukturalnej kompozytowej katody siarczano-litowo–węglowej. Oprócz znaczącego zwiększenia gęstości energii, materiały te pozwolą wydłużyć okres eksploatacji przy niższych kosztach, które wynikają z zastąpienia kobaltów siarką w katodzie. W trakcie trzech lat realizacji projektu poczyniono duże postępy w zakresie optymalizacji elektrolitu oraz ulepszenia materiałów na anodę i katodę. Wciąż pozostaje jednak jeszcze wiele pracy, aby można było przenieść opracowany prototyp z laboratorium do produkcji. Akumulator litowo-siarkowy opracowany przez konsorcjum LISSEN umożliwia pokonanie dużych odległości na jednym ładowaniu, dzięki czemu pojazdy elektryczne mogą stać się bardziej praktyczne i konkurencyjne. Powinien on znaleźć zastosowanie zarówno w samochodach całkowicie elektrycznych, jak i w hybrydowych. Po przygotowaniu do komercyjnego użytku akumulator powinien być tańszy niż konwencjonalne akumulatory litowo-jonowe ze względu na zastąpienie kobaltu w katodzie mniej kosztowną siarką.
Słowa kluczowe
Akumulatory, krzem, LISSEN, litowo-siarkowe, pojazdy elektryczne
