Новая конструкция электродов Fraunhofer повышает плотность энергии батарей до 15%

Репортаж от Wedoany，Консорциум под руководством Института солнечных энергетических систем Фраунгофера (Fraunhofer ISE) разработал более толстые электроды для аккумуляторов, что позволяет повысить плотность энергии на уровне ячейки на 10–15% без увеличения массы ячейки.

Исследовательская группа уже проверила это решение на литий-ионных, натрий-ионных и цинк-ионных ячейках и изготовила прототип литий-ионного мягкого пакетного аккумулятора.

Как поясняют в Институте солнечных энергетических систем Фраунгофера, новая архитектура ячейки уже на этапе разработки учитывала будущее крупносерийное производство. По сравнению с современными системами мокрого нанесения покрытия технологическая сложность производственной линии электродов заметно ниже, а капитальные затраты соответственно снижаются; поскольку требуется меньше пространства и энергии, эксплуатационные расходы также ниже. По мнению института, эта технология открывает возможность создания производства аккумуляторных ячеек в Германии, особенно для малых и средних предприятий.

Руководитель группы технологии аккумуляторных ячеек института Оливер Фитц (Oliver Fitz) сообщил, что исследователи увеличили толщину покрытия электродов с обычных 100–200 микрометров до максимум 800 микрометров. После утолщения электродов количество токосъёмников, необходимых внутри ячейки, сокращается, что высвобождает больше пространства и массы для активного накопительного материала.

Изготовленные таким образом аккумуляторные ячейки не содержат пер- и полифторалкильных веществ (PFAS), а в процессе производства не используются токсичные растворители. PFAS — это большой класс синтетических химических веществ, отличающихся высокой стойкостью в окружающей среде и часто называемых «вечными химикатами».

Конструкция электродов и ячеек была разработана в рамках трёх проектов, включая «VORAN — инновационное натрий-ионное аккумуляторное накопитель для стационарных и мобильных применений» (VORAN – Innovative Sodium-Ion Battery Storage for Stationary and Mobile Applications), «INFAB — цинк-ионные батареи для стационарного накопления энергии — производство и сборка» (INFAB – Zinc-Ion Batteries for Stationary Energy Storage – Manufacturing and Assembly), а также «WinZIB2 — глобально развёртываемая инновационная цинк-ионная аккумуляторная система» (WinZIB2 – Globally Deployable, Innovative Zinc-Ion Battery System).

Среди партнёров проекта — Acp systems, Helmut Hechinger, Институт фотоэлектричества Штутгартского университета (ipv), а также Технологический институт Карлсруэ/Институт Гельмгольца в Ульме.

Директор Института солнечных энергетических систем Фраунгофера Андреас Бетт (Andreas Bett) заявил, что в климатически нейтральных энергетических системах с такими колеблющимися источниками энергии, как солнечная и ветровая, стационарные аккумуляторные накопители являются незаменимой составляющей для покрытия утренних и вечерних пиков потребления. Германии лучше всего создать собственные производственные мощности, чтобы удовлетворять растущий спрос на аккумуляторы и создавать стоимость внутри страны.