Zwiększanie wydajności akumulatorów litowych
Usprawnienie litowych systemów magazynowania energii jest celem finansowanej przez UE sieci doskonałości ALISTORE (Litowe systemy magazynowania energii na bazie nanoproszków i elektrod/elektrolitów z materiałów kompozytowych). - Jest oczywiste, że magazynowanie energii elektrycznej to kwestia o zasadniczym znaczeniu dla nowej gospodarki energetycznej, gdzie - obok innych technologii - ważny wpływ mogą mieć akumulatory litowe - zgodnie stwierdzają partnerzy projektu. Akumulator litowy wprowadzono po raz pierwszy w 1990 r. i był to ważny przełom w dziedzinie magazynowania energii. Dziś takie akumulatory znajdziemy w wielu urządzeniach, np. w telefonach komórkowych, aparatach cyfrowych, laptopach, a nawet w samochodach napędzanych energią elektryczną. Jednakże ograniczona trwałość i wydajność urządzeń tego typu oraz problemy natury technicznej nie pozwalają sprostać stawianym wymaganiom technologicznym. Zdaniem badaczy i projektantów uczestniczących w projekcie ALISTORE nanomateriały mogą przynieść rozwiązanie i "stworzyć szansę zrewolucjonizowania konstrukcji baterii". Przede wszystkim jednak należy zrozumieć podstawowy problem i dlatego dr Wolfgang Dreyer, fizyk niemieckiego Weierstraß Institute for Applied Analysis and Stochastics (WIAS) został poproszony o opracowanie modelu matematycznego procesów elektrochemicznych, które zachodzą w akumulatorze litowym. Ogólnie rzecz biorąc, w akumulatorze takim znajduje się niezliczona liczba nanokulek z fosforanu żelaza, które gromadzą się wokół bieguna ujemnego. Z kolei biegun dodatni składa się z litu lub stopów litu. Kiedy z akumulatora czerpana jest energia, jony litu przemieszczają się w kierunku bieguna ujemnego, a kulki z fosforanu żelaza puchną. Podczas ładowania akumulatora jony litu powracają do bieguna dodatniego. Jak pokazują dane na temat procesów elektrochemicznych dostarczone przez słoweńskich współpracowników, problem techniczny wynika z histerezy - braku równowagi pomiędzy mocą pobieraną a mocą wyjściową. Dr Dreyer jest przekonany, że precyzyjny model mógłby pomóc ograniczyć liczbę drogich eksperymentów, co pozwoliłoby zaoszczędzić czas i pieniądze, ponieważ wówczas będzie się prowadzić tylko najbardziej obiecujące doświadczenia. Twierdzi, że ostateczne usprawnienia będą miały charakter fundamentalny. Zmniejszy się histereza a czas ładowania ulegnie skróceniu, podczas gdy gęstość ładunku znacząco wzrośnie.