Новая конструкция электродов повышает удельную энергоемкость аккумуляторов до 15%
Аккумулятор Fiamm 12FGH65
Институт Фраунгофера ISE и его партнеры разработали более толстые электроды, которые могут повысить удельную энергоемкость аккумуляторных элементов на 10–15% без увеличения веса. Концепция без пер- и полифторалкильных веществ и растворителей была опробована на литий-ионных, натрий-ионных и цинк-ионных элементах и предназначена для экономичного массового производства.
Мешковидная клетка
Консорциум под руководством немецкого Института систем солнечной энергии Фраунгофера (Fraunhofer ISE) разработал более толстые электроды для аккумуляторов, которые могут повысить удельную энергоемкость на уровне элемента на 10–15 % без увеличения веса.
Исследователи продемонстрировали эту концепцию на литий-ионных, натрий-ионных и цинк-ионных элементах. Они также изготовили прототипы литий-ионных элементов в виде пакетов.
«Новая архитектура ячейки была разработана с прицелом на будущее массовое производство: потенциальная линия по производству электродов значительно проще в технологическом плане по сравнению с современной системой мокрого нанесения покрытий, — говорится в заявлении Института Фраунгофера ISE. — В результате капитальные затраты значительно ниже. Эксплуатационные затраты также ниже, поскольку требуется меньше места и энергии. Таким образом, эта технология открывает возможности, особенно для малых и средних предприятий, по созданию собственных производств аккумуляторных элементов в Германии».
Оливер Фитц, руководитель группы по разработке аккумуляторных элементов в Институте Фраунгофера ISE, рассказал, что исследователи увеличили толщину электродного покрытия со стандартных 100–200 мкм до 800 мкм. Более толстые электроды сокращают количество токосъемников внутри элемента, оставляя больше места и веса для активного материала, накапливающего энергию.
Полученные аккумуляторные элементы также не содержат пер- и полифторалкильных веществ и производятся без использования токсичных растворителей. Пер- и полифторалкильные вещества — это большая группа синтетических химикатов, которые очень устойчивы в окружающей среде и часто называются «вечными химикатами».”
Исследовательская группа разработала конструкцию электрода и ячейки в рамках трех проектов: «VORAN — инновационная натрий-ионная аккумуляторная батарея для стационарных и мобильных устройств», «INFAB — цинково-ионные аккумуляторы для стационарного хранения энергии — производство и сборка» и «WinZIB2 — инновационная цинково-ионная аккумуляторная система, доступная для использования по всему миру».
Среди партнеров по проекту — Acp systems, Хельмут Хечингер, Институт фотовольтаики Штутгартского университета (ipv) и Технологический институт Карлсруэ/Институт Гельмгольца в Ульме.
«В климатически нейтральной энергетической системе с нестабильными источниками энергии, такими как солнце и ветер, стационарные аккумуляторные батареи являются неотъемлемым компонентом для покрытия утренних и вечерних пиков потребления электроэнергии, — говорит Андреас Бетт, директор Fraunhofer ISE. — Германии было бы разумно нарастить производственные мощности, чтобы удовлетворить растущий спрос на аккумуляторы и тем самым создать добавленную стоимость внутри страны. Мы будем очень рады, если сможем внести свой вклад в это дело».