Zespołem z Wydziału Chemii Uniwersytetu Jagiellońskiego kierował profesor Marcin Molenda. Razem ze swoją grupą znalazł sposób na efektywne magazynowanie energii i akumulatorów, w tym tych do samochodów elektrycznych.
Cała krakowska grupa pracowała nad opracowaniem metody wytwarzania nowych typów magazynów energii, testując jednocześnie szereg parametrów podczas obciążeń i eksploatacji. Jednocześnie poszukiwała także sposobów wykorzystania i odzyskiwania surowców w celu ich ponownego wykorzystania.
Jak stwierdził profesor Molenda, bardziej ekologiczne magazynowanie energii można produkować na dużą skalę. Dzięki temu nie będzie konieczności uzależnienia się od dostawców rzadkich, drogich i szkodliwych dla środowiska surowców, z których obecnie produkuje się akumulatory.

CAG i LKMNO
Jedną z nowo opracowanych technologii są anody skrobiowe (CAG). Umożliwiają one produkcję materiałów anodowych na bazie żelu węglowego, który pozyskiwany jest ze skrobi, czyli ze źródła całkowicie odnawialnego. „Opracowany karbożel nadaje się do produkcji ekologicznych ogniw litowo-jonowych o zmniejszonym śladzie węglowym. Ogromną zaletą jest swobodny dostęp do surowców i całkowita niezależność od zagranicznych dostawców grafitu. Posiada porównywalną gęstość energii w porównaniu do akumulatorów z grafitem naturalnym. Ponadto ma tę zaletę, że umożliwia wyższą wydajność” – stwierdziła Molenda.
Krakowski zespół pracował także z katodami niskoniklowymi (LKMNO). Jest to opatentowana technologia, która w porównaniu do obecnie produkowanych akumulatorów umożliwia produkcję katod wysokiego napięcia bez kobaltu, przy znacznie mniejszej zawartości niklu i litu. „Koszt wytworzenia katody LKMNO jest dwukrotnie niższy niż koszt wytworzenia najnowocześniejszych katod NMC, które zawierają nikiel, mangan i kobalt. Kolejną zaletą naszego rozwiązania jest to, że zastosowany w akumulatorze lit jest w pełni efektywny. W nowoczesnych akumulatorach litowo-jonowych lit, który jest stosunkowo drogi, wykorzystuje około 50 procent pojemności. To czysty śmieci. W modelu LKMNO wykorzystuje się je w 100 proc. – dodał profesor Molenda.
Molenda wraz z zespołem pracował także nad technologią własnego autorstwa – CCL (Carbon Conductive Layer), dzięki której możliwe jest tworzenie akumulatorów nowej generacji. Dodawany do akumulatorów materiał węglowy ma zapewniać prawidłowe przewodnictwo elektryczne, jednak stosowane dotychczas technologie nie pozwalają na dokładne rozmieszczenie cząstek węgla pomiędzy ziarnami materiałów aktywnych. W rezultacie do akumulatorów dodawana jest znaczna ilość węgla.

Popyt znacząco wzrośnie
„Im więcej jest węgla, tym mniej mają zdolność koncentracji energii. Ponieważ akumulator podczas pracy podlega wahaniom temperatury, ryzyko nieodwracalnego samozapłonu akumulatora wzrasta w wyniku nierównomiernego rozmieszczenia cząstek materiału węglowego. Powłoka CCL eliminuje to ryzyko. Taki akumulator, nawet jeśli nastąpi zwarcie, będzie się rozładowywał znacznie wolniej i nie ulegnie samozapłonowi” – ​​precyzował.
Szacuje się, że w ciągu najbliższych siedmiu lat światowe zapotrzebowanie na energię elektryczną z różnego rodzaju akumulatorów, baterii i magazynów wzrośnie kilkukrotnie. Regulacje klimatyczne, samochody elektryczne i instalacje fotowoltaiczne przyczyniają się m.in. do ekspansji rynku akumulatorów. „Istnieje potrzeba produkcji akumulatorów zgodnie z przepisami i wytycznymi prawnymi, które wymagają stosowania metod prowadzących do ochrony środowiska. Ograniczona jest także dostępność surowców – metali szlachetnych i rzadkich oraz grafitu. To pierwiastki, które występują w niewielu miejscach na świecie i w stosunku do światowych potrzeb w stosunkowo małych ilościach” – podsumowała Molenda.

autor: Petr Sobol