Akumulatory litowo-jonowe dla potrzeb transportu
Magazynowanie energii to szybko rozwijająca się dziedzina. Ze względu na swoją dużą gęstość energetyczną, technologie litowo-jonowe, stosowane do zasilania dzisiejszych urządzeń elektronicznych, stopniowo zajmują decydujące miejsce w transporcie i innych rynkach magazynowania energii. W ramach finansowanego przez UE projektu "High energy lithium-ion storage solutions" (HELIOS)(odnośnik otworzy się w nowym oknie) naukowcy przeprowadzili ewaluację czterech technologii akumulatorów litowo-jonowych, aby znaleźć tę najbardziej obiecującą dla rynku masowego. Wśród nich znalazła się technologia litowo-niklowo-kobaltowo-aluminiowa (NCA), litowo-niklowo-manganowo-kobaltowa (NMC), litowo-manganowo-tlenowa (LMO) oraz litowo-żelazowo-fosforanowa (LFP). Badanie przeprowadzono na dużych ogniwach wysokoenergetycznych do zastosowania w pojazdach elektrycznych, hybrydowych pojazdach elektrycznych ze złączem wtykowym i hybrydowych wysokowydajnych samochodach ciężarowych. Zespół projektu HELIOS dokonał porównania ogniw akumulatorowych różnego typu pod kątem wydajności, żywotności, kosztów, zdatności do recyklingu i właściwości w zakresie bezpieczeństwa — kluczowych kwestii, które powinny przyczynić się do skutecznej komercjalizacji pojazdów elektrycznych. Odkryto, że wydajność w cyklu, głębokość rozładowania, stan naładowania i temperatura, jak i wyższe i niższe napięcia należą do potencjalnych mechanizmów starzenia się ogniw. Analiza przeprowadzona na nowych, pośrednich i końcowych próbkach ogniw wykazała, że głównym mechanizmem odpowiedzialnym za starzenie była adhezja, natomiast temperatura może prowadzić do rozpuszczania się NMC i LFP. Badania dowiodły, że ogniwa na bazie NMC charakteryzują się nieznacznie niższą wydajnością niż ogniwa NCA. Z kolei ogniwa NMC potrafią dzięki nieustannemu doskonaleniu materiałów ogniw i dostosowywaniu geometrii ogniw osiągać równoważną gęstość energii. Z drugiej zaś strony, ogniwa będące mieszanką LMO-NCA charakteryzowały się znacznie niższą wydajnością. Dalsza optymalizacja mieszanki masy może rekompensować tę wadę. Jeśli chodzi o ogniwa na bazie LFP, wyniki przyniosły rozczarowanie, zwłaszcza pod względem żywotności i trwałości. Wydajność ogniw można dodatkowo zwiększyć, bez szkody dla ich korzystnej tolerancji na nieprawidłowe użytkowanie. Ze tego właśnie względu są szczególnie interesujące do zastosowania w hybrydowych pojazdach elektrycznych ze złączem wtykowym wyposażonych w relatywnie niewielkie akumulatory. Przemysł motoryzacyjny znajduje się pod silną presją, by spełnić ambitne europejskie cele klimatyczne i energetyczne do roku 2020, zwłaszcza pod względem obniżenia emisji gazów cieplarnianych o 20%. Wyniki projektu HELIOS powinny zatem pomóc branży motoryzacyjnej, jak i operatorom transportu miejskiego przybliżyć się do realizacji celu.