Naukowcy z PW pracują nad nową europejską baterią

Naukowcy z wydziału chemicznego PW biorą udział w programie ASTRABAT, w którym mają za zadanie zaprojektować nową baterię złożoną wyłącznie z surowców pozyskiwanych w Europie. Bateria ma się cechować wysoką wydajnością oraz być przyjazna dla środowiska.

Celem projektu ASTRABAT było zbadanie możliwości opracowania baterii ze stałym elektrolitem, wykonanej z takich surowców i w taki sposób, by masowa produkcja mogła odbywać się w Europie. Bateria ze stałym elektrolitem jest bezpieczniejsza, bo nie zawiera płynnych, łatwopalnych lub mogących wyciec składników. Dzięki temu może znaleźć szerokie zastosowanie chociażby w motoryzacji (pojazdy elektryczne), elektronice czy energetyce odnawialnej. Z kolei produkcja w Europie z łatwo dostępnych tu surowców uniezależnia od łańcucha dostaw i procesu wytwórczego, na który wpływają m.in. względy polityczne czy ekonomiczne. 

W ramach programu ASTRABAT powstał projekt nowej baterii – zgodnie z założeniami – bezpieczniejszej i o większej stabilności termicznej. Zamiast płynnego elektrolitu zastosowano najnowocześniejsze elektrolity polimerowe i wytrzymały wypełniacz ceramiczny.

Nowa bateria jest nastawiona na recykling materiałów. Dlatego duży nacisk położono na badania nad bardziej przyjaznymi dla środowiska komponentami, procesami produkcyjnymi oraz zmniejszonym zużyciem pierwiastków takich jak kobalt. Zadbano także o skalowalność procesów syntezy materiałów.

Naukowcy z Politechniki Warszawskiej byli odpowiedzialni za zaprojektowanie i syntezę soli litowej oraz plastyfikatora z cieczy jonowej, a następnie powiększenie skali ich produkcji. Testowali także kluczowy składnik – stały elektrolit, który różni tę baterię od istniejących rozwiązań. Do zadań zespołu z PW należało także testowanie składowych anolitu i katolitu – komponentów które występują jedynie w ogniwach ze stałym elektrolitem i zawierających odpowiednio anodę i katodę. 

Sól litowa rozwinięta w czasie projektu, ciecz jonowa (stworzona z soli – ten sam anion co w soli i kation organiczny) oraz elektrolit stały do baterii: membrana składająca się z polimeru, soli litowej i cieczy jonowej.

Elektrolity stałe do baterii z dwoma różnymi solami oraz zdjęcia mikroskopowe tych elektrolitów w powiększeniu 400x

Pierwszy prototyp nowej europejskiej baterii pojawił się już w 2022 roku. Urządzenie wymaga jednak jeszcze dopracowania – do rozwiązania pozostają problemy z interfejsem i stabilnością mechaniczną. To warunek niezbędny, żeby wprowadzić rozwiązanie do masowej produkcji. Realny termin wdrożenia technologii na większą skalę to rok 2030.