Komponenty | 28 czerwca 2019

Półprzewodnikowe akumulatory solid-state już niedługo

Imec przedstawił na European Electric Vehicle Batteries Summit swoją niezwykłą technologię półprzewodnikowych akumulatorów solid-state, ogłaszając także że jest w trakcie realizacji linii produkcyjnych dla tych nowoczesnych urządzeń, osiągających gęstość na poziomie 400 Wh/litr.

Imec, światowy lider w dziedzinie badań i innowacji w dziedzinie nanoelektroniki, technologii cyfrowych i energetycznych oraz partner w EnergyVille, ogłosił na European Electric Vehicle Batteries Summit (które odbyło się 18-19 czerwca w Berlinie) swój najnowszy półprzewodnikowy akumulator solid-state Li-metalowy („solid-state Li-metal battery cell”). Bateria ta cechuje się rekordową gęstością energii 400 Wh/litr, przy sporej prędkości ładowania 0.5C (2h). Imec ogłosił również, że rozpoczął przygotowywanie materiałów i procesów do stworzenia pilotażowej linii do produkcji ogniw półprzewodnikowych, na kampusie EnergyVille w Genk (Belgia). Udało się to osiągnąć przy współpracy z Uniwersytetem w Hasselt. Nowa linia ma zajmować powierzchnię 300 mkw. Dzisiejsza technologia akumulatorów litowo-jonowych wciąż posiada przestrzeń do poprawy, ale nie na tyle, aby znacząco poprawić chociażby zasięg czy autonomię pojazdów elektrycznych. Dlatego naukowcy z firmy Imec pracują nad zastąpieniem mokrego elektrolitu materiałem stałym, który stanowi platformę do dalszego zwiększania gęstości energii. © Imec Stały elektrolit nanokompozytowy opracowany przez zespół badawczo-rozwojowy charakteryzuje się wyjątkowo wysoką przewodnością do 10 mS/cm, z potencjałem do osiągania jeszcze wyższych przewodności. Cechą wyróżniającą nowego materiału jest to, że jest on nakładany jako ciecz, przez mokrą powłokę chemiczną, a dopiero potem przekształcany w ciało stałe, gdy jest już na osadzone odpowiednio w elektrodach. Zapewnia maksymalny kontakt elektrolitu z elektrodami, tak jak robi to ciekły elektrolit, nawet w przypadku gęstych elektrod proszkowych. Wykorzystując taki (solid-state) elektrolit nanokompozytowy w połączeniu ze standardową katodą litowo-żelazowo-fosforanową (LFP) i anodą litowo-metalową, Imec stworzył ulepszony akumulator o wspomnianej gęstości 400 Wh/litr. Imec jednak nie zamierza na tym poprzestać. W planach jest osiągnięcie poziomu 1000 Wh/litr przy 2-3C do 2024 roku, przewyższając znacząco to oferują akumulatory litowo-jonowe, w sferze wydajnościowej. W związku z tym, że montaż nowych ogniw można wykonać poprzez niewielką modyfikację istniejących linii produkcyjnych akumulatorów litowo-jonowych oznacza, że technologia ta nie będzie wymagać drogich inwestycji. Przejście z ogniw mokrych na stałe, nie powinno być więc bardzo kłopotliwe, jak podają twórcy. Prototypowe ogniwa, które będą produkowane na wspomnianej linii, mają mieć pojemność 5 Ah. Projekt ten stanowi kamień węgielny dla dalszego rozwoju technologii i baterii typu solid-state ogólnie. Urzeczywistnienie innowacyjnej technologii półprzewodnikowych baterii solid-state i wprowadzenie jej na rynek będzie wymagało zaangażowania największych światowych dostawców materiałów i producentów akumulatorów. Dlatego Imec realizuje prace badawczo-rozwojowe dotyczące tego typu baterii, jako program współpracy w zakresie otwartych innowacji, do którego zaprasza wszystkie zainteresowane strony.