Baterie składają się z trzech podstawowych elementów: dwóch elektrod (katody i anody) oraz łączącego je elektrolitu. Aby poprawić właściwości całej baterii, naukowcy z całego świata, w tym z Politechniki Warszawskiej, pracują nad modyfikacjami w materiałach, z których powstają te komponenty.
Specjaliści z Politechniki Warszawskiej, w ramach europejskiego projektu ASTRABAT, badają możliwości opracowania baterii ze stałym elektrolitem, wykonanej z takich surowców i w taki sposób, by ich masowa produkcja mogła odbywać się w Europie. Skąd taka potrzeba? Jak wyjaśniają, chodzi przede wszystkim kwestie bezpieczeństwa: i tego związanego z samym używaniem baterii, i tego strategicznego.
W informacji prasowej na stronie PW poinformowano, że bateria ze stałym elektrolitem jest bezpieczniejsza, bo nie zawiera płynnych, łatwopalnych lub mogących wyciec składników. Dzięki temu może znaleźć szerokie zastosowanie chociażby w motoryzacji (w pojazdach elektrycznych), elektronice czy energetyce odnawialnej. Jeżeli na dodatek taki elektrolit udałoby się produkować w Europie, z łatwo dostępnych tu surowców, uniezależniłoby to nasz rynek od łańcucha dostaw i procesu wytwórczego, na który wpływają m.in. względy polityczne czy ekonomiczne.
W ramach projektu ASTRABAT powstała więc koncepcja całkowicie nowej baterii o większej stabilności termicznej i wyższym poziomie bezpieczeństwa. Zamiast płynnego elektrolitu zastosowano w niej najnowocześniejsze elektrolity polimerowe i wytrzymały wypełniacz ceramiczny.
Nowa bateria jest też bardziej przyjazna dla środowiska, bo nastawiona na recykling materiałów. W czasie prac duży nacisk położono na badania nad mniej zanieczyszczającymi planetę komponentami, bardziej „zielonymi” procesami produkcyjnymi oraz mniejszym zużyciem pierwiastków takich jak kobalt. Zadbano także o skalowalność procesów syntezy materiałów.
Zadaniem naukowców z PW w całym tym projekcie było zaprojektowanie i synteza soli litowej oraz plastyfikatora z cieczy jonowej, a następnie powiększenie skali ich produkcji. Testowali oni także kluczowy składnik, czyli stały elektrolit, który różni nową baterię od istniejących rozwiązań. Rolą warszawskiego zespołu było także testowanie składowych anolitu i katolitu – komponentów, które występują jedynie w ogniwach ze stałym elektrolitem i zawierają odpowiednio anodę i katodę.
„Sole i plastyfikatory do elektrolitów są unikalnymi rozwiązaniami opracowanymi i opatentowanymi oryginalnie w Politechnice Warszawskiej – podkreśla dr hab. inż. Leszek Niedzicki, prof. uczelni i kierownik zespołu badawczego. – Sole bezfluorowe opracowane w ramach projektu są pierwszymi takimi na świecie, które spełniają wymogi przemysłu bateryjnego”.
Kiedy nowa bateria będzie gotowa? Jak wyjaśniają naukowcy z PW, pierwszy jej prototyp pojawił się już w 2022 roku. Urządzenie wymaga jednak jeszcze dopracowania: do rozwiązania pozostają problemy z interfejsem i stabilnością mechaniczną. Ich pokonanie jest warunkiem niezbędnym, żeby wprowadzić produkt do masowej produkcji. Dlatego - ich zdaniem - realny termin wdrożenia technologii na większą skalę to rok 2030.
Najważniejsze opracowania i rozwiązania powstałe w ramach projektu ASTRABAT zostały zawarte w podręczniku technicznym, który jest dostępny na stronie internetowej.
Ogólnie w projekcie uczestniczyło 14 partnerów z 8 europejskich krajów. Konsorcjum tworzyły wiodące centra badawcze i uniwersytety, a także firmy motoryzacyjne, zajmujące się bateriami i energią. Politechnika Warszawska jako jedyna w tym reprezentowała Europę Środkowo-Wschodnią.(PAP)
Katarzyna Czechowicz
kap/ bar/
