Lepsze akumulatory litowo-jonowe

Do licznych zalet pojazdów hybrydowych i elektrycznych należy cicha praca, minimalne zanieczyszczenie oraz uniezależnienie od rynku paliw kopalnych. Jednakże stosowane w nich akumulatory Li-ion muszą zostać udoskonalone, aby spełnić wymagania klientów w zakresie ceny, odległości, jaką może pokonać pojazd, oraz trwałości. W ramach finansowanego ze środków UE projektu AMELIE (Advanced fluorinated materials for high safety, energy and calendar life lithium ion batteries) badano możliwości wykorzystania nowych materiałów, które znacznie poprawią wydajność akumulatorów.

Zespół projektu, skupiający się przede wszystkim na bezpieczeństwie i opłacalności, pracował nad zwiększeniem napięcia i mocy ogniw akumulatorowych. Ekstremalne warunki pracy w środowisku wysokiego napięcia wymagają stabilniejszych komponentów akumulatorów i określonego materiału katodowego, łącznie z ciekłym elektrolitem (sole i rozpuszczalniki), separatorami i spoiwami. Działania skupiały się także na procesie recyklingu akumulatorów i ich komponentów na koniec ich życia.

W oparciu o nowe materiały, które uważa się za obiecujące w pracy wysokonapięciowej, zespół projektu eksperymentował z nieorganicznymi rozpuszczalnikami fluorowanymi i wydajniejszymi solami. Pod tym względem fluorowane polimery wykazały się doskonałą odpornością na ciepło i otwarty ogień, a także stabilnością elektrochemiczną i kompatybilnością elektrolityczną.

Nowe materiały fluorowane mogą zmniejszyć ilość stosowanych fluoropolimerów lub związków fluorowanych, zwiększając jednocześnie gęstość energetyczną akumulatora.

W ramach projektu AMELIE badaczom udało się zbudować 3 demonstracyjne ogniwa o pojemności około 10 amperogodzin w celu oceny masowej syntezy materiałów i procesów. Prace skupiały się na długości życia kalendarzowego, cyklu życia, gęstości energetycznej, bezpieczeństwie, konkurencyjności kosztowej i recyklingu na koniec życia akumulatorów.

Cykl życia i długość życia kalendarzowego prototypów ogniw niestety nie osiągnęły docelowych osiągów dla pojazdów elektrycznych. Ponadto, jedynie na początku życia akumulatora poziom gęstości energetycznej był zbliżony do poziomu docelowego wynoszącego 200 kWh. Dzięki procesowi innemu niż recykling, w ramach projektu AMELIE udało się spełnić wymagania europejskiej dyrektywy w sprawie baterii i akumulatorów, która ustaliła docelową efektywność recyklingu na poziomie 50%.