Usprawnione akumulatory litowe w pojazdach elektrycznych

Wprowadzenie na rynek pojazdów elektrycznych niesie ze sobą wiele korzyści dla środowiska. Niestety takie pojazdy nie są w stanie pokonywać dużych odległości. Zespół finansowanego ze środków UE projektu postanowił rozwiązać ten problem poprzez opracowanie tańszych i bezpieczniejszych akumulatorów litowo-jonowych (Li-ion) o gęstości energii na poziomie 200 Wh/kg.

Energia

Rozwój technologii pojazdów elektrycznych dla sektora transportowego jest jednym z najważniejszych priorytetów działań UE na rzecz ożywienia gospodarczego w ramach inicjatywy dotyczącej ekologicznych samochodów. Aby osiągnąć ten cel, konieczne jest zwiększenie trwałości i bezpieczeństwa, a także zmniejszenie wagi, objętości i ceny akumulatorów. Konwencjonalne ogniwa Li-ion są powszechnie stosowane. Jednak w przypadku niektórych z nich gęstość energii jest zbyt niska do zastosowań w sektorze transportu, natomiast inne są zbyt drogie lub nie spełniają standardów w zakresie ochrony środowiska lub bezpieczeństwa. W ramach finansowanego ze środków UE projektu EUROLIION(odnośnik otworzy się w nowym oknie) (High energy density Li-ion cells for traction) opracowano nowoczesne akumulatory Li-ion, które posiadają wysoką gęstość energii, są tanie i bardziej bezpieczne. Korzyści te udało się osiągnąć poprzez wymianę stosowanych materiałów. Nowe ogniwo zawiera innowacyjną anodę (elektroda ujemna) krzemową (Si), nowe tanie sole oraz zmodyfikowaną katodę (elektrodę dodatnią) na bazie żelaza lub manganu/niklu. Te materiały elektrody są tańsze i mogą przechowywać większe gęstości ładunku niż konwencjonalne elektrody. Ponadto wymagają one wyższego napięcia roboczego w celu zwiększenia gęstości energii ogniwa. Partnerzy projektu zidentyfikowali nowe preparaty do syntezy materiałów nanokrzemowych do elektrody ujemnej oraz różne spoiwa i dodatki. Wyprodukowali akumulatory Li-ion z elektrodą dodatnią zawierającą lit, nikiel i mangan. Dzięki zastosowaniu nowej, dobrze oczyszczonej soli jako elektrolitu elektrody nanokrzemowe wykazywały pojemność na zadowalającym poziomie. Zsyntetyzowano również dodatkowe sole litowe, zbadano je, a następnie oczyszczono, ponieważ niektóre powodowały degradację elektrody dodatniej. Badacze wyprodukowali i przetestowali 20 cylindrycznych ogniw z elektrodami litowo-żelazowo-fosforanowymi (LFP) i grafitowymi, a także 20 ogniw z elektrodami LFP i nanokrzemowymi. Testy te przeprowadzono pod kątem modelowania ogniw, natomiast ocenę bezpieczeństwa wykonano zgodnie z procedura testową. Następnie przeprowadzono pełną symulację w pojeździe. Wyniki projektu EUROLIION pozwolą na rozpowszechnienie korzystania z pojazdów elektrycznych dzięki opracowaniu bardziej wydajnych, tańszych i bezpieczniejszych akumulatorów wytworzonych z powszechnie dostępnego surowca. Może to stanowić podstawę do rozwoju europejskiej branży akumulatorów samochodowych na światowym poziomie i przyczynić się do zwiększenia rynku pojazdów elektrycznych na całym świecie.