Amerykański producent ogniw akumulatorowych twierdzi, że jest o krok od wprowadzenia na rynek długo oczekiwanej technologii akumulatorów ze stałym elektrolitem. Twierdzi on, że dzięki własnej, pomysłowej konstrukcji udało mu się rozwiązać dwa kluczowe problemy.
Ion Storage Systems planuje wyprodukować 1 megawatogodzinę (MWh) ogniw akumulatorowych o wymiarach 4 cm na 4 cm do końca tego roku, zwiększając produkcję do 10 MWh w 2025 r. – po czym firma ma nadzieję, że będzie mogła dostarczać je zarówno do pojazdów elektrycznych, jak i do stacjonarnych magazynów energii.
Akumulatory ze stałym elektrolitem od dawna uważane są za długoterminowe rozwiązanie problemów związanych z akumulatorami litowo-jonowymi – ich rozmiarem, trwałością i ryzykiem pożaru – ponieważ mogą one, przynajmniej w teorii, zapewnić większą gęstość energii w mniejszej obudowie, a w przypadku pojazdów elektrycznych – większy zasięg.
Technologia ta ma jednak również swoje stałe problemy, mianowicie wzrost dendrytów lub kolców litowych, które mogą powodować zwarcie baterii w przypadku zetknięcia z elektrodą.
Wydawało się, że kilka lat temu problem udało się rozwiązać poprzez ściśnięcie warstw przy użyciu dużej siły, ale pojawiły się też inne problemy, takie jak degradacja uszczelnień na krawędziach.
Ponadto baterie ze stałym elektrolitem rozszerzają się i kurczą podczas ładowania i rozładowywania, bardziej niż baterie litowe z ciekłym elektrolitem, jednak ich struktura stała nie jest tak odporna na zmiany objętości.
Firma Ion Storage twierdzi, że rozwiązała zarówno problem rozszerzania się, jak i dendrytów, i przeprowadziła testy swojego ogniwa, które trwały 800 cykli – co jest standardem wymaganym przez producentów elektroniki użytkowej.
Firma wykorzystuje strukturę ceramiczną przypominającą koral, do której lit może się rozszerzać podczas ładowania baterii. Oznacza to, że ostateczna bateria nie musi uwzględniać rozszerzalności, ponieważ sama cela jest nieco większa, aby to uwzględnić.
Struktura ceramiczna ogranicza również wzrost dendrytów, gdyż elektrolity ceramiczne są wystarczająco wytrzymałe, aby oprzeć się przebiciu przez nie pików litu.
Podobnie jak australijska firma Li-S Energy, Ion Storage wykorzystuje warstwy w celu zwiększenia gęstości energii w swoich ogniwach.
Opracowana przez firmę ceramiczna konstrukcja elektrolitu oznacza, że jako anodę wykorzystuje stały metaliczny lit, a nie oddzielną elektrodę, co również pomaga zapobiegać rozrostowi dendrytów. Ponadto urządzenie może współpracować z dowolną katodą.
Szukamy pierwszych nabywców
Konstrukcja elektrolitu oznacza, że Ion Storage może zwiększać lub zmniejszać rozmiar baterii zależnie od potrzeb klientów. Firma kieruje swoją ofertę przede wszystkim do sektora elektroniki użytkowej, obronności i lotnictwa, mówi Richard Ming, szef rozwoju biznesu.
Technologia ta mogłaby sprawdzić się w pojazdach elektrycznych, ale biorąc pod uwagę, że producenci samochodów mają własne plany dotyczące baterii, Ion Storage zamierza najpierw zająć się łatwiej dostępnymi celami, mówi Ming.
„Naszym celem nie jest wydawanie miliardów dolarów na budowę gigafabryk. Naszym celem jest współpraca z partnerami na całym świecie, aby pracować nad naszym rdzeniem IP, ceramicznym projektem dwuwarstwowym” – mówi.
Wśród inwestorów Ion Storage znajduje się jednak Toyota, która zainwestowała w pozyskanie kapitału w ramach serii A, a firma otrzymała dotację w wysokości 20 milionów dolarów od amerykańskiej Agencji Zaawansowanych Projektów Badawczych w dziedzinie Energii (ARPA-E).
Jako jeden z powodów, dla których firma nie rozwijała się szybko w kierunku pojazdów elektrycznych, podaje się jej długotrwałe dążenie do stworzenia akumulatorów ze stałym elektrolitem, a bardziej skupia się na silnikach spalinowych i popularnych technologiach hybrydowych.
Ion Storage wciąż bada potencjalnych klientów i spodziewa się, że będzie w stanie zaoferować produkt o porównywalnej cenie do alternatyw litowo-jonowych, gdy tylko będzie w stanie zwiększyć skalę swoich operacji. Ale do tego czasu sprzedaje się dzięki bezpieczeństwu przeciwpożarowemu, lekkości i wyższej gęstości energii.
