Bateria składa się z trzech podstawowych elementów: dwóch elektrod (katody i anody) oraz łączącego je elektrolitu. To w materiałach, z których powstają te komponenty, szuka się poprawy właściwości całej baterii.

Celem projektu ASTRABAT było zbadanie możliwości opracowania baterii ze stałym elektrolitem, wykonanej z takich surowców i w taki sposób, by masowa produkcja mogła odbywać się w Europie. Skąd taka potrzeba? To przede wszystkim kwestie bezpieczeństwa – tego związanego z samym używaniem baterii, jak i tego strategicznego. 

Bateria ze stałym elektrolitem jest bezpieczniejsza, bo nie zawiera płynnych, łatwopalnych lub mogących wyciec składników. Dzięki temu może znaleźć szerokie zastosowanie chociażby w motoryzacji (pojazdy elektryczne), elektronice czy energetyce odnawialnej. Z kolei produkcja w Europie z łatwo dostępnych tu surowców uniezależnia od łańcucha dostaw i procesu wytwórczego, na który wpływają m.in. względy polityczne czy ekonomiczne. 

Pierwsze efekty

Tyle o planach i potrzebach. Co ostatecznie wypracowano w ramach projektu ASTRABAT? Powstał projekt nowej baterii – zgodnie z założeniami – o większej stabilności termicznej i bezpieczniejszej. Zamiast płynnego elektrolitu zastosowano najnowocześniejsze elektrolity polimerowe i wytrzymały wypełniacz ceramiczny.

Nowa bateria jest nastawiona na recykling materiałów. Dlatego duży nacisk położono na badania nad bardziej przyjaznymi dla środowiska komponentami, procesami produkcyjnymi oraz zmniejszonym zużyciem pierwiastków takich jak kobalt. Zadbano także o skalowalność procesów syntezy materiałów.

Oryginalne rozwiązania z Politechniki Warszawskiej

Naukowcy z Politechniki Warszawskiej byli odpowiedzialni za zaprojektowanie i syntezę soli litowej oraz plastyfikatora z cieczy jonowej, a następnie powiększenie skali ich produkcji. Testowali także kluczowy składnik – stały elektrolit, który różni tę baterię od istniejących rozwiązań. Do zadań zespołu z PW należało także testowanie składowych anolitu i katolitu – komponentów które występują jedynie w ogniwach ze stałym elektrolitem i zawierających odpowiednio anodę i katodę. 

MOŻE ZAINTERESUJE CIĘ TAKŻE

Inne

Naukowcy z Politechniki Warszawskiej pracują nad zwiększeniem efektywności ogniw fotowoltaicznych

Energia produkowana jest tylko ze stosunkowo niewielkiej części promieniowania słonecznego padającego na ogniwa fotowoltaiczne. Reszta energii jest tracona, głównie w postaci ciepła. Naukowcy z Politechniki Warszawskiej pracują nad materiałem o ujemnym współczynniku załamania, który nie tylko zredukuje nagrzewanie się ogniwa, ale również pozwoli na zwiększenie efektywności uzyskiwania energii.

Inne

Politechnika Warszawska na drodze do niezależności energetycznej

Czy uczelniany budynek może być samowystarczalny energetycznie? Naukowcy z Politechniki Warszawskiej realizują projekt, który ma to sprawdzić. Pilotażowa instalacja znajdzie się na dachu gmachu Wydziału Inżynierii Materiałowej. 

– Sole i plastyfikatory do elektrolitów są unikalnymi rozwiązaniami opracowanymi i opatentowanymi oryginalnie w Politechnice Warszawskiej – podkreśla dr hab. inż. Leszek Niedzicki, prof. uczelni, kierownik zespołu z PW. – Sole bezfluorowe opracowane w ramach projektu są pierwszymi takimi na świecie, które spełniają wymogi przemysłu bateryjnego. 

Sól litowa rozwinięta w czasie projektu, ciecz jonowa (stworzona z soli – ten sam anion co w soli i kation organiczny) oraz elektrolit stały do baterii: membrana składająca się z polimeru, soli litowej i cieczy jonowej

Elektrolity stałe do baterii z dwoma różnymi solami oraz zdjęcia mikroskopowe tych elektrolitów w powiększeniu 400x

Kiedy nowa bateria?

Pierwszy prototyp nowej europejskiej baterii pojawił się już w 2022 roku. Urządzenie wymaga jednak jeszcze dopracowania – do rozwiązania pozostają problemy z interfejsem i stabilnością mechaniczną. To warunek niezbędny, żeby wprowadzić rozwiązanie do masowej produkcji. Realny termin wdrożenia technologii na większą skalę to rok 2030.

Źródło: Politechnika Warszawska