На полюванні за супер батареєю
Сьогодні літій-іонні акумулятори накопичують занадто мало енергії, використовують занадто багато ресурсів і все ще дуже дорогі. Дослідники гарячково шукають альтернативи. Вчений з Бонна вважає, що вже досяг своєї мети.
Залежить від Азії
Але збільшення виробничих потужностей лише сучасних літій-іонних акумуляторів не допоможе німецьким автовиробникам не вийти з місця. Це лише сприяло би ціновій війні. З економічної точки зору має сенс лише Gigafactory, в якому з конвеєра скачується абсолютно нове покоління високоефективних акумуляторів. Звичайно, ви все ще можете трохи оптимізувати літій-іонні акумулятори. Наприклад, з електродами, які зберігають більше літію. Або з електролітами, які краще проводять літій. Також завдяки більш витонченим архітектурним конструкціям з максимумом матеріалів для зберігання та мінімумом упаковки навколо нього. Покращення анода, позитивного полюса батареї, також може допомогти. Але все це лише просуває технологію невеликими кроками.
По дорозі до твердотільної батареї
Ще одна точка атаки: електроліт - рідина, в якій іони літію перепливають від одного електрода до іншого. "Дотепер виробники використовували органічні рідини", - каже Франциска Кляйн, хімік Інституту Гельмгольца Ульм (HIU), ще одна важка вага в німецьких дослідженнях акумуляторів. "Але вони легко горять". Тому вчені хочуть замінити рідини менш чутливими речовинами - такими, як тверді електроліти, виготовлені з порошкоподібної кераміки. Але для іонів виснажливо проникати крізь твердий матеріал.
Отже, 64-річний Гюнтер Хамбіцер йде іншим шляхом - винахідник з Бонна та доцент кафедри фізичної хімії Університету Віттена/Гердеке спирається на неорганічний електроліт, який він розробив протягом 30 років базових досліджень (в тому числі для акумуляторної системи з США для військові програми) або краще сказати: розкритий. Фіксований іонний провідник, на який він нещодавно подав заявку на патент, є негорючим і не захищає від глибоких розрядів, він не старіє і, отже, може стати основою для батареї, яка служить практично вічно, не містить кобальту та інших важливих речовин, а також недорога у виробництві. Спільно з Центром технологій паливних елементів (ZBT) у Дуйсбурзі та за підтримки Steag та IBM, серед інших, High Performance Battery Technology (HPBT) GmbH, заснована Хамбіцером та двома партнерами, планує виготовити перші прототипи виробляти нові твердотільні акумулятори, які потім використовуватимуться як буферний накопичувач для демонстраційних цілей в рамках проекту самозабезпечення в Австрії.
30000 циклів зарядки
В інтерв'ю EDISON Себастьян Хайнц описує відкриття Хамбітцера, на якому базується нова технологія зберігання, як "геніальний удар". Колишній менеджер з питань телекомунікацій відповідає за корпоративну стратегію та маркетинг винаходу в HPTB - сам Хамбіцер занадто великий фахівець і, крім того, за останні десять років мав гіркий досвід з інституційними інвесторами, що спочатку призвело до суперечки, а потім призвели до банкрутства. Тому вчений воліє зосередитись на лабораторних роботах сьогодні.
Там йому вперше вдалося у 2010 р. Створити акумуляторні елементи, які "подолали зв'язок між збільшенням внутрішнього опору та зменшенням ємності", а це означає, що вони не старіли на хорошій німецькій мові, а також мали повну ємність для зберігання понад 30 000 циклів заряду та розряду. "Сучасні літій-іонні елементи з органічними електролітами зазвичай досягають кінця свого життя після 3000 циклів зарядки", - підкреслює різницю в інтерв'ю Хамбітцер. Постійно знижуються показники зумовлені тим, що під час електрохімічних процесів у клітині зі значним утворенням солі створюється речовина, яка приєднується до електродів і таким чином збільшує внутрішній опір. Електрична провідність іонних провідників опускається вище цього. Зрештою, клітина руйнується.
За його власними словами, Хамбітцеру вдалося розшифрувати процес старіння, а також виявити та виділити речовину, яка утворюється в процесі старіння вихідного електроліту. У подальших експериментах він виявив, що ця речовина є дуже хорошим фіксованим іонним провідником, який, потрапляючи безпосередньо в клітину, запобігає утворенню солі і, отже, старінню. Хамбіцер: "Це був прорив". І приємне в цьому: «Рецепт простий. І всі інгредієнти для коктейлю ви можете отримати в аптеці », - говорить захоплений партнер Томас Люцерат, який, зокрема, розробляв електродвигуни для VW e-Golf та Renault Twizy. Для нового типу батареї не потрібні ні рідкісні землі, ні золото, ні кобальт. Деталі? Досі є комерційною таємницею.
Великі системи накопичення для переходу енергії
Однак перед серійним виробництвом у Боннської команди ще є певна робота. Гамбіцер підрахував, що перший зразок нового типу клітин потужністю 1,4 ампера може бути готовий на початку літа, якщо все піде за планом. Але разом із промисловими партнерами вони також хочуть вдосконалити промислове виробництво батареї та ще більше збільшити ємність накопичувача, щоб мати можливість представити доіндустріальний прототип потужністю 50 ампер-годин за 18 місяців. З цією метою Федеральне міністерство економіки в даний час намагається отримати фінансування з програми досліджень «Інновації для енергетичного переходу», повідомляє Хайнц.
Оскільки твердотільний акумулятор пропонує можливість зберігати зелену електроенергію, що виробляється за допомогою вітряних турбін та фотоелектричних елементів, коли електрична мережа в даний час використовується до потужності через надлишкове споживання. Буфер і домашнє зберігання - це перші сфери застосування для Hambitzer, він уже має на увазі великі одиниці зберігання в контейнерному форматі, пакет з 14 000 акумуляторних батарей ємністю 2 мегават-години: «Тільки особлива комбінація позитивних властивостей нашої акумуляторної технології дозволяє таке використання, що призводить до чудової енергоефективності електрохімічне акумуляторне сховище з високою економічною ефективністю та покращеним екологічним балансом ".
Автомобільної промисловості доводиться чекати
І що від цього отримує автопром? Спочатку нічого. Гамбіцер бачить тверді клітини для мобільного використання лише приблизно через три роки. "Електромобільність в даний час є дуже емоційною темою, але потреба у високопродуктивних сховищах та потреба в промисловості через перехід енергії в даний час набагато більші". Але якщо виробник або постачальник автомобілів не хоче чекати так довго - компанія, що базується в Бонні, також буде відкрита для ліцензування виробництва.