Nowy rodzaj akumulatorów może przyspieszyć rozwój branży aut elektrycznych. Jest prostszy w produkcji i przyjaźniejszy dla środowiska niż popularne baterie litowe

Dzięki elektrodom pastowym akumulatory będzie można szybciej ładować i łatwiej recyklingować. Nad takim rozwiązaniem pracują obecnie hiszpańscy naukowcy. Ich zdaniem przyszłością rynku magazynowania energii i zasilania urządzeń oraz pojazdów będą rozwiązania hybrydowe, wykorzystujące superkondensatory na przykład w chwilach wzmożonego poboru mocy. Dzięki nim uda się wydłużyć zasięg oraz zwiększyć żywotność ogniw w samochodach elektrycznych. Światowy rynek superkondensatorów wzrośnie w najbliższych latach ponad pięciokrotnie.

– Opracowujemy nową technologię magazynowania energii elektrycznej na bazie elektrod pastowych. Zazwyczaj akumulatory mają elektrody stałe, które są bardzo cienkie. Chcemy zastosować konstrukcję opartą na paście, aby stworzyć elektrody o większej grubości, które nie tracą przy tym na wydajności, a także wykonanych z materiałów hybrydowych, które łączą w sobie działanie superkondensatorów i akumulatorów. Dzięki temu połączeniu jesteśmy w stanie uzyskać dużą moc i  gęstość energii z wysoką odpornością na cykliczne rozładowania – mówi agencji informacyjnej Newseria Innowacje dr Daniel Rueda Garcia z Earthdas, spin-offu firmy Napptilus. 

Earthdas jest jednym z największych producentów na światowym rynku superkondensatorów grafenowych. Prace nad ogniwami zbudowanymi z nich prowadzi m.in. firma Skeleton. Takie baterie będzie można naładować w zaledwie kilka sekund. Już teraz dzięki kondensatorom grafenowym, wykorzystywanym w układach odzyskiwania energii kinetycznej, udaje się ograniczyć spalanie samochodów ciężarowych nawet o jedną trzecią.

– Grafen jest jednym z materiałów, nad którym pracujemy. Koncentrujemy się na różnych nanowęglach, ponieważ wszystkie materiały nanowęglowe są znane ze swoich właściwości, które czynią z nich dobre superkondensatory. Charakteryzują się dużą mocą i odpornością na cykliczne rozładowania. Wypełniamy ten materiał surowcami akumulatorowymi w skali nano, aby zwiększyć gęstość energii bez strat odporności na cykliczne rozładowania czy pobory mocy. Na tym polega hybrydowość naszego produktu. To połączenie pozwoli nam na znaczne zwiększenie gęstości energii w porównaniu do superkondensatorów, jednocześnie zachowując dużą wydajność – podkreśla Daniel Rueda Garcia.

Zastosowanie superkondensatorów to przede wszystkim ogromna nadzieja rynku elektromobilności. Ograniczenia wynikające z właściwości najpopularniejszych obecnie ogniw litowo-jonowych sprawiają, że coraz trudniej je udoskonalać. Największymi wadami wskazywanymi przez użytkowników aut elektrycznych oraz ekspertów branży motoryzacyjnej są: długi czas ładowania, niewystarczający zasięg oraz wysoki koszt, zwłaszcza jeśli weźmie się pod uwagę ograniczoną żywotność. Superkondensatory umożliwiają częściowe rozwiązanie tych problemów.

– Coraz częściej wykorzystuje się połączenie pakietu akumulatorów i pakietu superkondensatorów. Kiedy potrzebna jest duża moc, pakiet superkondensatorów ją zapewnia. Jest to rozwiązanie pośrednie. Uważamy, że istnieje szereg ciekawych zastosowań rozwiązania pośredniego między pojemnością a mocą, bez poszukiwania ekstremalnych rozwiązań. Sposób wykonania tych akumulatorów na bazie pasty, a nie elektrod stałych, zmienia proces produkcji. Możemy się spodziewać, że po zwiększeniu skali produkcja stanie się prostsza i tańsza – przewiduje ekspert z Earthdas.

Kontrowersje związane z tradycyjnymi ogniwami litowo-jonowymi skupiają się ponadto wokół obciążenia środowiska w wyniku procesu produkcji, a także recyklingu takich baterii. Również w tym kontekście rozwiązanie hybrydowe ma przewagę.

– Nowe rozwiązanie jest bardzo proste również w recyklingu. Wystarczy wymienić pastę na nową. Patrzymy w przyszłość, poszukując nie tylko innych funkcji i właściwości urządzenia elektrycznego, ale także sposobów wytwarzania akumulatorów. Uważamy, że potrzebna jest zmiana metod produkcji akumulatorów w kierunku rozwiązań bardziej zrównoważonych, a także wyższa wydajność, czego żaden inny produkt na rynku nie jest w stanie teraz zaoferować – zaznacza Daniel Rueda Garcia.

Obecnie Earthdas pracuje nad prototypem nowego ogniwa w warunkach pozalaboratoryjnych. Ostateczna jego wersja ma być gotowa jeszcze w tym roku.

Według Allied Market Research światowy rynek superkondensatorów do 2027 roku osiągnie wartość niemal 17 mld dol. W 2019 roku było to niespełna 3,3 mld dol.